双驱动微马达的制备及其动力学研究

来源 :苏州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:caoxiao771
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
微马达是一种可以将周围环境中的能量转换为自身动能,从而实现自驱动运动的微米级胶体粒子。近年来,微马达的基础研究取得了巨大的进展,而且微马达在生物传感、药物输送、污水处理等领域展示出广泛的应用前景。但是,微马达的制备仍然存在诸多困难,例如工序复杂,设备昂贵和产量较低等。此外,现有的制备方法往往只能合成单一驱动方式的微马达,对于集多种驱动于一体的微马达制备方法依然缺乏。这些都极大地阻碍了微马达研究和应用的进一步发展,因此迫切需要发展新的合成技术实现简单有效的制备微马达。在本论文中,我们提出了一种简单高效的方法制备单分散的有机无机复合的双面神(Janus)微马达。首先,我们将去离子水和聚合物粒子(聚苯乙烯,PS)的良溶剂按照一定体积比进行混合,随后将聚合物粒子浸泡于该混合液中进行粒子的预处理。根据“相似相溶”的原理,聚合物粒子将会被溶剂软化。将软化后的聚合物粒子与过量活性无机纳米粒子(如AgCl、TiO2、ZnO、Fe2O3等)混合并进行旋转培养,使得聚合物粒子与活性无机粒子发生接触,在表面“润湿效应”的作用下,软化的聚合物粒子在无机粒子表面润湿导致无机粒子嵌入聚合物粒子,最后加入去离子水硬化聚合物粒子得到雪人状的Janus粒子。由于无机粒子的催化活性,赋予Janus粒子自驱动能力形成微马达。更重要的是,利用这种方法,通过将普通的聚合物粒子替换为磁性聚合物粒子(Fe3O4核-PS壳),就可以结合磁响应和化学响应制备得到双驱动微马达。这种制备方法与其他方法相比有很多优势,包括制备过程简单,设备成本低,具有更多的材料选择性并且可以大批量制备。此外,我们还发展了另一种简单普适的方法来制备兼具磁响应和化学刺激响应的双驱动微马达。首先利用聚合物的良溶剂处理磁性PS粒子(PS核-Fe3O4壳)。利用相分离原理,以及表面能最小化原理,聚合物从磁壳中挤出形成鼓包,得到一端是PS,另一端是PS@Fe3O4的雪人状粒子。之后通过加入硅烷偶联剂进行反应,在Fe3O4纳米粒子表面修饰上-NH2官能团,再加入氯铂酸根据软硬酸碱规则和配合物稳定原理,铂离子与氨基形成配合物,最后通过还原铂离子从而得到Fe3O4/Pt复合的双驱动微马达。这种方法可以简单批量地生产双驱动微马达,且设备简单成本低。另外,在此基础上,利用第一份工作中提出的表面润湿粒子的方法,继续处理这种双驱动微马达,可以得到多种外源驱动的微马达。
其他文献
核四极矩共振(Nuclear Quadrupole Resonance,NQR)技术是一种非接触式的固态射频谱分析技术,可广泛应用于爆炸物探测、矿物勘探等领域。但受本身固有的低信噪比、射频干扰及虚假信号的影响,制约了NQR技术的实际应用。为了提高其实用性及拓展应用领域,许多国外研究机构均致力于抑制NQR探测技术中的噪声和射频干扰,提高NQR检测信噪比的研究,成为近年来该领域研究的重点和热点。由虚假
基于工业机器人的自动焊接技术是工业自动化的重要研究方向之一。目前大部分焊接机器人采用传统的示教再现方式获取焊缝位置信息,受人为因素影响较大,在复杂的焊接环境中易出
我国每年印染废水量约为7亿吨,占全国总废水量的10%。印染工艺中使用最多的偶氮染料是一种芳香族化合物,特定条件下会分解产生多种含致癌物质的芳香胺。传统的物理处理或化学
滑坡是一种全球性的重要地质灾害,开展其失稳机理及预测研究,科学评价其发生可能性及准确预测其发生时间,具有十分迫切的社会需求和重要的科学价值。相对于其他类型滑坡的失稳机制,锁固型滑坡的失稳机制相对更清楚、更易于理解。换言之,锁固型斜坡的失稳预测可能更容易解决。大量研究指出,锁固段是控制锁固型滑坡演化过程的关键地质结构,洞察锁固段脆性破坏的力学行为特征,并对其展开定量分析,对于解决锁固型斜坡失稳预测具
钻杆排放系统是海洋石油钻井平台、陆地石油钻井和地质钻探中一种重要的辅助工具。本文结合工业机械手技术设计了一款自动化钻杆排放系统,并对其性能进行了测试。为以后的钻杆自动化处理设备提供了新的思路。本文提出了一种新型的钻杆排放方案,由多轴机械手直接从钻杆箱中抓取钻杆。为了解决机械手臂展不足以及在抓取钻杆箱底部钻杆时发生干涉的问题,将钻杆箱设计成可上下移动式,机械手只需抓取最上层钻杆即可。本设计可简化机械
金属-有机骨架材料(metal-organic frameworks,MOFs)是一类新兴的由次级结构单元与有机配体组装而成的多孔纳米晶体材料。因超高的比表面积,孔道尺寸可调控,易于进行功能化修
本文通过对松辽盆地南缘梨树断陷金山地区白垩系沙河子组的地层划分对比,结合钻井和地震资料综合解释,确定沙河子组的层序划分;在对金山地区断裂系统的分析基础上,结合对沙河
氮氧化物(Nitrogen Oxide,NOx)在对流层大气化学中扮演着重要的角色,是我国大气复合污染形成的关键前体物种,对人体健康和生态环境也有着直接或间接的不利影响。在2010年以前,
太平洋牡蛎是我国重要的牡蛎养殖种类,近几年在山东省迅猛发展,在威海、烟台、青岛、滨州等地均形成规模化养殖。随着养殖规模的扩大,贝类病害时有发生。牡蛎疱疹病毒1型(Ostreid herpesirus-1,OsHV-1)是已知唯一能够感染软体动物的疱疹病毒,属软体动物疱疹病毒科。牡蛎疱疹病毒的主要宿主是双壳贝类和腹足贝类,感染会导致贝类的生长速度减缓,甚至死亡,给贝类养殖产业造成巨大损失,严重危害我
螺旋缠绕结构广泛地被应用于工业领域中,如应用于深海油气开发的水下生产系统柔性复合管缆(柔顺性管道和脐带缆)。螺旋缠绕结构兼备良好的柔顺性和轴拉承载能力,从而保证其能