光热自驱动机制是基于光照条件下产生的局部不对称温度响应,在热梯度力的作用下驱动颗粒定向运动,该过程具有非接触式的能量传递、控制方法简单、容易启停等优点。考虑到Au的等离激元光热响应效率高且Au和SiO2的生物相容性好,因此,SiO2@Au Janus微米颗粒的光热自驱动特性在能源开采、微控流和生物医学等领域具有广阔的应用前景。目前,针对微纳米颗粒的光热自驱动机制,研究者们已经开展了部分实验和模拟研究。然而光热自驱动机制涉及光学、材料学、多相流及生物医学等多学科,这给光热自驱动机制的研究带来了挑战。因此,本文以SiO2@Au Janus微米颗粒为研究对象,对颗粒光热自驱动下的多场耦合输运过程进行模拟和实验研究。本文结合有限元多场耦合方法,构建了SiO2@Au Janus微米颗粒光热自驱动特性的数学模型。通过求解亥姆霍兹方程计算电磁场的分布,将Janus微米颗粒金属侧的吸收功率密度作为传热方程的耦合参数进行计算,得到Janus微米颗粒的温度分布。结合牛顿第二定律,对Janus微米颗粒在热泳力、曳力和布朗力作用下的运动轨迹进行计算。通过应用Janus微米颗粒光热自驱动过程中电磁场-温度场-流场多场耦合输运数学模型,开展激光辐照下Janus微米颗粒复杂运动特性的模拟研究。基于所建立的光热耦合模型,本研究对SiO2@Au Janus微米颗粒的等离激元光热响应过程进行模拟。利用Mie散射理论与SiO2@Au核壳纳米颗粒光学特性结果进行对比,验证了模型的准确性。通过改变Au薄膜厚度和SiO2微米颗粒粒径研究Janus颗粒光学特性的影响规律,结果表明Janus颗粒对入射光的吸收主要发生在Au薄膜处。基于Au薄膜的吸收功率密度,对Janus颗粒温度场分布进行模拟,同时通过改变Janus微米颗粒的结构对超快光热响应过程进行调控。基于多场耦合输运模型,本文对激光辐照下SiO2@Au Janus微米颗粒的光热自驱动过程进行模拟研究。通过改变Janus微米颗粒结构和入射激光强度,研究其对颗粒运动过程的影响和调控机制。对Janus微米颗粒进行受力分析,揭示了颗粒布朗运动和热泳运动的竞争机制,结果表明激光强度较小时颗粒的布朗力不可忽略,进而对颗粒克服布朗运动所需的最小激光强度进行了计算。利用表面选择性修饰法,在单层铺展的SiO2微米颗粒上进行Au靶材磁控溅射,制备出SiO2@Au Janus微米颗粒并进行相关测试表征。搭建光热驱动实验平台,通过设置对照实验,证明Janus微米颗粒的运动是由于Au薄膜层非对称局域温度响应产生的光热自驱动。将不同激光强度下单个Janus微米颗粒平均速度的实验结果与模拟结果进行对比,验证了有限元模型的准确性。通过改变Au薄膜厚度和入射激光强度,研究了Janus微米颗粒运动过程的调控规律,为Janus微米颗粒在货物输运和微流控等领域进一步的应用奠定了基础。