刺激響應性智能器件的制備及智能材料微驅(qū)動的研究.pdf

1、隨著材料科學的發(fā)展，響應性智能材料越來越受到人們的關注，但對其控制與應用等方面一直存在問題，如響應性材料結(jié)合問題，原位轉(zhuǎn)換問題，應用問題等。本文通過制備具有刺激響應性的智能器件，將三種智能材料結(jié)合在一起，實現(xiàn)了響應性材料的結(jié)合并完成復雜任務的過程，實現(xiàn)了pH值響應性鎳網(wǎng)的原位轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)了學科間的交叉滲透，并且研究了應用智能材料實現(xiàn)對器件的微驅(qū)動控制。
　　 本論文主要針對以下內(nèi)容進行研究:
　　 (1)我們將超疏水減阻涂

2、層，H2O2響應性表面與pH響應性表面，三種智能材料集成于一體，首次通過利用三部分相互協(xié)同，調(diào)節(jié)溶液pH值原位實現(xiàn)了智能器件從靜止-運動-靜止的過程。
　　 在這個小型系統(tǒng)中，智能微器件運動狀態(tài)的改變依靠以下三部分協(xié)同完成:超疏水泡沫鎳船體，H2O2響應性金片，pH值響應性鎳網(wǎng)。第一，超疏水泡沫鎳船體，其表面沉積金微納米粗糙結(jié)構且修飾低表面物質(zhì)(HS(CH2)11CH3)，有良好的超疏水性質(zhì)，與水接觸時會產(chǎn)生氣膜，進而起到減阻的

3、作用。第二，H2O2響應性金片，由于其表面覆蓋粗糙度較高的鉑涂層，能催化H2O2快速分解，釋放氧氣作為運動能源，起到驅(qū)動器的作用，實現(xiàn)了用智能材料作為微器件驅(qū)動裝置的過程。第三，pH值響應性鎳網(wǎng)，其表面先沉積金結(jié)構再修飾混合硫醇，具有對酸堿響應能力，能控制鎳網(wǎng)表面潤濕性變化，利用這種特性實現(xiàn)了控制器件的啟動與停止，原位的實現(xiàn)了靜止-運動-靜止過程的轉(zhuǎn)換。也是首次整合三種智能材料來制備一個具有協(xié)同功能的微型機器人，我們的研究工作有望推動納

4、米材料從主動納米結(jié)構向集成納米系統(tǒng)的發(fā)展進程。
　　 (2) pH值響應性材料存在一些問題，如需要改變液體環(huán)境中的酸堿性等，實驗中希望對光敏性材料進行了初步的探索。實驗中，合成偶氮苯衍生物，將其組裝在基底表面，希望不改變液體環(huán)境，僅僅通過改變照射波長，而較快速達到材料表面潤濕性的變化。實驗利用水測試其表面潤濕性，發(fā)現(xiàn)在可見光下直接接觸去離子水時為疏水狀態(tài)，在利用α-CD溶液對其末端改性，經(jīng)過α-CD溶液處理表面后，呈現(xiàn)親水狀態(tài)，