光驱动胶体马达是一种可以将光能转化为自驱动运动动能的微米器件,在活性物质的研究,污染治理,生物医药,环境监测等领域有着广阔的应用前景。然而,光驱动胶体马达的自主运动通常需要较大的驱动力,因此依赖于化学燃料的添加,限制了其进一步实际应用。此外,光驱动胶体马达运动行为的控制方法较为局限,还不能实现精准操控。因此,本论文重点研究光驱动胶体马达的驱动机理,并进一步对其运动行为进行控制,具体包括以下两个部分:1.基于聚多巴胺的光驱动胶体马达及其运动控制与机理研究。本工作申报道了一种基于聚苯乙烯和聚多巴胺的近红外光驱动胶体马达,这种胶体马达在独立个体运动与群体运动时拥有不同的运动方向。在近红外光照下,单个胶体马达展现出了避光的运动行为,而多个胶体马达形成的群体展现出了趋向光的涌动运动行为。此外该胶体马达的群体趋光聚集行为可以形成形状可控的聚集体,基于这种现象我们可以利用这种胶体马达在溶液中形成图案化结构。该工作拓宽了胶体马达运动行为的可控性与群体行为研究范畴,为胶体马达的实际应用铺设了道路。2.基于氮化碳与聚吡咯的光驱动胶体马达的运动控制与群体行为的研究。本工作中报道了一种基于光催化材料氮化碳与光热材料聚吡咯的光驱动胶体马达。这种胶体马达可以感知施加光照刺激的光强变化,在低光强下展现出趋光的运动行为,而在高光强下展现出避光的运动行为。在光照下,氮化碳表面可以发生光催化反应,分解水产生不同的离子,产生浓度梯度而引发自扩散泳;而聚吡咯材料具有光热效应,可以将吸收的光能转化为热能,从而产生温度梯度引发热泳。由于两种驱动机理的相互竞争,单个胶体马达上引发了往复运动的运动行为,而在多个胶体马达上引发了涡旋状运动的运动行为。这种易于控制,无需燃料,且运动行为独特的胶体马达的报道为该领域对运动机理与群体行为的研究拓宽了思路。