本文關(guān)鍵詞：基于高分子微結(jié)構(gòu)的微米馬達(dá)的研究

  更多相關(guān)文章： 軟光刻 聚己內(nèi)酯 水凝膠 微米馬達(dá) 微米泵

【摘要】：在生命系統(tǒng)中,驅(qū)動(dòng)蛋白等生物微米馬達(dá)能夠?qū)⑺釧TP所產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化成其自身的動(dòng)能,從而實(shí)現(xiàn)在細(xì)胞內(nèi)部對(duì)于物質(zhì)的輸運(yùn)。受此啟發(fā),人們發(fā)展出來(lái)了與生物微米馬達(dá)類似的人工微米機(jī)械。它們依靠化學(xué)燃料中的化學(xué)能或者是外場(chǎng)(磁場(chǎng)、電場(chǎng)等)的能量實(shí)現(xiàn)自身運(yùn)動(dòng)。這種能夠自主運(yùn)動(dòng)的微米馬達(dá)在藥物輸運(yùn)、離子檢測(cè)、微流控等方面有潛在的應(yīng)用前景。人工微米機(jī)械分為兩種,其中微米馬達(dá)是指自身能夠運(yùn)動(dòng)的器件,而微米泵指的是能夠驅(qū)動(dòng)周圍流體運(yùn)動(dòng)的器件。然而,由于受到構(gòu)造方法的限制,很難對(duì)人工微米機(jī)械的形狀和尺寸進(jìn)行調(diào)控,這就阻礙了人們研究人工納米機(jī)械的運(yùn)動(dòng)行為與其尺寸和形狀的關(guān)系。另外,人們還沒(méi)有發(fā)展出具有刺激響應(yīng)性的人工微米馬達(dá)和微米泵�；谝陨峡茖W(xué)問(wèn)題,本論文以PDMS為模板合成了具有多種形狀和尺寸的聚己內(nèi)酯微米結(jié)構(gòu),并將其用于人工微米馬達(dá)的研究。另外我們還以水凝膠為基礎(chǔ)構(gòu)造了具有刺激響應(yīng)性質(zhì)的人工微米馬達(dá)和微米泵。一、基于PDMS模板技術(shù)合成形狀可控的高分子人工微米馬達(dá)我們先用基于PDMS模板的改進(jìn)的微轉(zhuǎn)移成型技術(shù)合成各種形狀和尺寸的實(shí)心PCL-Pt微米馬達(dá)。Pt納米粒子在PCL一側(cè)催化過(guò)氧化氫產(chǎn)生氧氣氣泡,驅(qū)動(dòng)馬達(dá)自主運(yùn)動(dòng)。另外,各種功能性材料(如羅丹明熒光染料和磁響應(yīng)四氧化三鐵粒子)可通過(guò)包覆的方法引入到在PCL的微結(jié)構(gòu)當(dāng)中,從而使得到的人工微米馬達(dá)具有多種功能,包括熒光,磁場(chǎng)控制等。我們還發(fā)現(xiàn)微米馬達(dá)的形狀和尺寸會(huì)影響其運(yùn)動(dòng)行為。在此基礎(chǔ)上,我們通過(guò)在PDMS模板上引入PVA犧牲層的方法構(gòu)造了空心的杯子狀和凳子狀微米結(jié)構(gòu)。通過(guò)在杯子結(jié)構(gòu)的底部引入Pt納米粒子,可以實(shí)現(xiàn)其在溶液中的自主運(yùn)動(dòng)。更重要的是,在不對(duì)人工微米馬達(dá)和微球進(jìn)行任何表面修飾的情況下,依靠空腔就可以在磁場(chǎng)的作用下捕獲、運(yùn)輸和釋放聚己內(nèi)酯微球。另外,凳子狀微米結(jié)構(gòu)對(duì)微球的運(yùn)輸還具有一定的尺寸選擇性。因此,我們相信這種方法可以應(yīng)用于多功能人工微米馬達(dá)的構(gòu)造。二、刺激性響應(yīng)水凝膠人工微米馬達(dá)和微米泵的制備通過(guò)在水凝膠里包覆Triton X-100兩親性表面活性劑的方法,我們合成了具備熱響應(yīng)性的聚異丙基丙烯酰胺水凝膠馬達(dá)和具備酸響應(yīng)性的聚丙烯酸納水凝膠馬達(dá)。在外界刺激(熱、酸)下,水凝膠交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變化,里面的表面活性劑會(huì)釋放出來(lái),降低局部表面張力,基于馬拉高尼效應(yīng)推動(dòng)了水凝膠馬達(dá)的自主運(yùn)動(dòng)。之后,我們還構(gòu)造了一系列基于水凝膠的微米泵:酸堿響應(yīng)微泵,鈣離子響應(yīng)微泵、酶釋放微泵和表面活性劑釋放微泵。這些馬達(dá)和微泵構(gòu)造起來(lái)十分簡(jiǎn)單,材料易得,水凝膠還具備很好地生物兼容性,相信其在檢測(cè)、微流控、藥物釋放等領(lǐng)域會(huì)有很大的發(fā)展前景。
【關(guān)鍵詞】：軟光刻 聚己內(nèi)酯 水凝膠 微米馬達(dá) 微米泵
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O631.1
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-39
• 1.1 自主推進(jìn)人工馬達(dá)的構(gòu)造和應(yīng)用10-29
• 1.1.1 自主推進(jìn)人工馬達(dá)的概述和發(fā)展10
• 1.1.2 人工馬達(dá)的發(fā)展過(guò)程10-14
• 1.1.3 自主推進(jìn)人工馬達(dá)的推進(jìn)機(jī)理和構(gòu)造方法14-24
• 1.1.4 自主推進(jìn)人工馬達(dá)的應(yīng)用24-29
• 1.2 微米泵的概述和研究現(xiàn)狀29-31
• 1.3 課題的研究意義和內(nèi)容31-32
• 1.3.1 研究意義31
• 1.3.2 研究?jī)?nèi)容31-32
• 參考文獻(xiàn)32-39
• 第二章 基于PDMS模板技術(shù)合成形狀可控的高分子人工微米馬達(dá)39-64
• 2.1 引言39-40
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分40-43
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)儀器40-41
• 2.2.2 低分子量聚己內(nèi)酯的合成41-42
• 2.2.3 鉑納米粒子的合成42
• 2.2.4 PDMS 模板的制備42-43
• 2.3 結(jié)果與討論43-60
• 2.3.1 不對(duì)稱微米馬達(dá)的構(gòu)造43-45
• 2.3.2 實(shí)心Pt-PCL微米馬達(dá)的自主運(yùn)動(dòng)45-49
• 2.3.3 功能性材料的包裹49-50
• 2.3.4 空心微米馬達(dá)的構(gòu)造50-52
• 2.3.5 自推進(jìn)空心Pt-PCL-Fe_3O_4微米馬達(dá)的可控運(yùn)動(dòng)52-53
• 2.3.6 基于Pt-PCL-Fe_3O_4的結(jié)構(gòu)來(lái)捕捉微球53-60
• 2.4 本章小結(jié)60
• 參考文獻(xiàn)60-64
• 第三章 刺激性響應(yīng)水凝膠人工微米馬達(dá)和微米泵的制備64-85
• 3.1 引言64-66
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分66-67
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)儀器66
• 3.2.2 基于聚（N-異丙基丙烯酰胺）水凝膠的人工合成馬達(dá)和微米泵的制備66-67
• 3.2.3 基于聚丙烯酸鈉水凝膠的人工合成馬達(dá)和微米泵的制備67
• 3.3 結(jié)果與討論67-80
• 3.3.1 聚異丙基丙烯酰胺水凝膠馬達(dá)的自主推進(jìn)67-71
• 3.3.2 聚丙烯酸納水凝膠馬達(dá)的自主推進(jìn)71-72
• 3.3.3 基于水凝膠的人工合成微米泵行為表征72-79
• 3.3.4 水凝膠的人工合成馬達(dá)和微米泵的結(jié)合79-80
• 3.4 本章小結(jié)80-81
• 參考文獻(xiàn)81-85
• 第四章 結(jié)論85-87
• 攻讀學(xué)位期間本人出版或公開(kāi)發(fā)表的論著、論文87-88
• 致謝88-89

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中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 N. V. Bhat;蔣利人;;汗?jié)n對(duì)棉織物微結(jié)構(gòu)的影響[J];纖維標(biāo)準(zhǔn)與檢驗(yàn);1991年01期

2 都有為,陳坤基;鐘山微結(jié)構(gòu)科學(xué)技術(shù)研討會(huì)簡(jiǎn)訊[J];物理;1996年08期

3 李真,徐則達(dá),梁麗珍,蔡志崗,周建英,張靈志,梁兆熙;一種新穎的制作規(guī)則微結(jié)構(gòu)方法[J];中國(guó)激光;2001年04期

4 范建鳳;趙晨醒;范樓珍;;巢狀微結(jié)構(gòu)銀粒子的制備、形成機(jī)理及表面增強(qiáng)拉曼光譜研究[J];化學(xué)學(xué)報(bào);2012年03期

5 陳志斌;;犁削技術(shù)與微結(jié)構(gòu)加工[J];中國(guó)水運(yùn)(學(xué)術(shù)版);2007年01期

6 岳之浩;沈鴻烈;蔣曄;陳偉龍;唐群濤;商威;;單晶黑硅微結(jié)構(gòu)對(duì)其反射率影響的研究[J];功能材料;2014年16期

7 ;輻照材料的微結(jié)構(gòu)處理[J];原子能科學(xué)技術(shù);2000年05期

8 丁長(zhǎng)陽(yáng);韓愛(ài)民;吳楠;喬春元;;南京下蜀土微結(jié)構(gòu)及其變形特征的研究[J];西部探礦工程;2009年06期

9 曹志遠(yuǎn),程國(guó)華;非勻質(zhì)材料構(gòu)件微結(jié)構(gòu)分析的細(xì)觀元模型[J];玻璃鋼/復(fù)合材料;2005年01期

10 金孝剛,王弘;沖擊波處理45鋼的微結(jié)構(gòu)研究[J];高壓物理學(xué)報(bào);1993年04期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 黃銀;陳航;馮雪;;基于微結(jié)構(gòu)調(diào)控的可拉伸波狀硅[A];中國(guó)力學(xué)大會(huì)——2013論文摘要集[C];2013年

2 王廣軍;楊小鴻;韓筱玉;;進(jìn)行性肌營(yíng)養(yǎng)不良12例亞微結(jié)構(gòu)改變[A];第四次全國(guó)電子顯微學(xué)會(huì)議論文摘要集[C];1986年

3 包崇云;王買全;R. Trukenmuller;張強(qiáng);歐國(guó)敏;宮蘋;C.A. van Blitterswijk;;微結(jié)構(gòu)芯片優(yōu)化牙種植體穿齦部位形貌特征[A];第六屆全國(guó)口腔種植學(xué)術(shù)會(huì)議論文匯編[C];2009年

4 胡瑞林;李向全;官國(guó)琳;葉浩;;粘性土微結(jié)構(gòu)的定量化研究進(jìn)展[A];第五屆全國(guó)工程地質(zhì)大會(huì)文集[C];1996年

5 陳斌;尹大剛;袁權(quán);;脛骨螺旋繞孔微結(jié)構(gòu)[A];第十七屆全國(guó)高技術(shù)陶瓷學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集[C];2012年

6 鄧星輝;趙佳彬;于洋;;具有大面積分?jǐn)?shù)的微結(jié)構(gòu)表面靜態(tài)潤(rùn)濕性質(zhì)研究[A];中國(guó)力學(xué)大會(huì)——2013論文摘要集[C];2013年

7 劉輝;李平;魏雨;;Ferrihydrite的微結(jié)構(gòu)對(duì)其催化相轉(zhuǎn)化過(guò)程的影響[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第二十五屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集（下冊(cè)）[C];2006年

8 李易;肖鵬;申峰;劉趙淼;;微結(jié)構(gòu)流動(dòng)潤(rùn)滑中對(duì)阻力影響因素的研究[A];北京力學(xué)會(huì)第20屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2014年

9 韓巧鳳;王美娟;汪信;;用單原料前驅(qū)體合成不同微結(jié)構(gòu)的硫化鉛納米晶[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第05分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2010年

10 陳嘉鷗;盧承祖;郭素杰;葉斌;;軟土微結(jié)構(gòu)SEM樣品的制備技術(shù)[A];新世紀(jì)巖石力學(xué)與工程的開(kāi)拓和發(fā)展——中國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)第六次學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2000年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 宋瑩　姚大捚　陳曉春;南京微結(jié)構(gòu)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室建設(shè)正式啟動(dòng)[N];新華日?qǐng)?bào);2005年

2 張曄;“微”結(jié)構(gòu)中的大文章[N];科技日?qǐng)?bào);2005年

3 內(nèi)蒙古金三角光纖科技有限公司 王學(xué)忠;微結(jié)構(gòu)布拉格光纖邁進(jìn)產(chǎn)業(yè)化[N];通信產(chǎn)業(yè)報(bào);2012年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 黃金國(guó);微結(jié)構(gòu)表面紅外熱輻射特性調(diào)控方法研究[D];南京理工大學(xué);2015年

2 劉高陽(yáng);水電解電催化材料合成、微結(jié)構(gòu)調(diào)控及性能研究[D];北京科技大學(xué);2016年

3 楊煥;激光制作綠色能源電池微結(jié)構(gòu)部件技術(shù)的研究[D];華中科技大學(xué);2015年

4 畢宴鋼;有機(jī)電致發(fā)光器件的微結(jié)構(gòu)電極研究[D];吉林大學(xué);2016年

5 侯俊杰;大豆蛋白—甜菜果膠相互作用及其對(duì)食品微結(jié)構(gòu)及感官性質(zhì)影響的研究[D];華南理工大學(xué);2016年

6 董亭亭;仿生蛾眼抗反射微結(jié)構(gòu)光學(xué)機(jī)理研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2016年

7 方俊飛;微結(jié)構(gòu)表面功能材料的制備及其熱輻射光譜特性研究[D];南京理工大學(xué);2014年

8 王濤;高g值環(huán)境典型微結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性及其測(cè)試技術(shù)研究[D];大連理工大學(xué);2008年

9 吳勃;金屬仿生功能微結(jié)構(gòu)的激光制備與研究[D];江蘇大學(xué);2011年

10 陳遠(yuǎn)流;面向微結(jié)構(gòu)陣列的超精密切削加工與測(cè)量關(guān)鍵技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2014年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 胡嘉玲;微結(jié)構(gòu)對(duì)聲傳播特性的影響研究[D];蘇州大學(xué);2015年

2 梁燕飛;Pd摻雜花狀I(lǐng)n_2O_3微結(jié)構(gòu)的制備及其氣敏特性研究[D];太原理工大學(xué);2016年

3 姚庠;光學(xué)微結(jié)構(gòu)表面精密加工的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];華東理工大學(xué);2016年

4 國(guó)靜靜;DKI技術(shù)對(duì)慢性高原病腦灰白質(zhì)微結(jié)構(gòu)的研究[D];青海大學(xué);2016年

5 李陽(yáng);基于PMAC的微結(jié)構(gòu)密集陣列加工機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)[D];廣東工業(yè)大學(xué);2016年

6 蘇妙達(dá);基于高分子微結(jié)構(gòu)的微米馬達(dá)的研究[D];蘇州大學(xué);2016年

7 劉濤;基于有限元和水平集法的牙釉質(zhì)多級(jí)微結(jié)構(gòu)自動(dòng)建模和有效模量預(yù)測(cè)方法[D];西南交通大學(xué);2016年

8 雷夢(mèng)亞;表面改性對(duì)氧化鋅納米棒微結(jié)構(gòu)、磁性及光學(xué)性能的影響[D];電子科技大學(xué);2016年

9 馬君郡;單晶硅表面減反射微結(jié)構(gòu)的優(yōu)化研究[D];云南師范大學(xué);2016年

10 郭旌;圓柱表面微結(jié)構(gòu)車削的研究[D];吉林大學(xué);2014年

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