微纳米马达是一种能够将化学能、光能、电能等能量转化成动能的微纳米装置。它的出现为人类实现微观尺度复杂任务打开了一扇大门。特别是化学驱动的微纳米马达,能够利用化学反应获得运动能量,通过表面功能化完成药物输送、传感检测以及微结构的自组装等功能。研究人员设计了多种微纳米马达,实现了微纳米马达的运动控制和应用。但如何设计微纳米马达实现更快速的运动、更大的推动力是当前微纳米马达研究的热点和难点。本文针对化学驱动微纳米马达的浓度梯度驱动机制和气泡驱动机制,以双球型微纳米马达、线型微纳米马达和锥管状微纳米马达为研究对象,通过理论分析、分子动力学仿真和实验相结合的方法,对两种驱动机制进行研究,揭示出不同驱动机制下微纳米马达的运动规律,并研制出一种测量微流体的粘度计。为掌握不同参数对微纳米马达运动的影响,本文基于分子动力学和多粒子碰撞理论建立了一种双球型微纳米马达模型并进行了理论与仿真分析,通过对模型参数的优化和调整实现了双球型微纳米马达的定向运动。运用仿真分析的方法,研究了介质环境的温度以及溶剂浓度对双球型微纳米马达运动的影响规律。随着温度增加,微纳米马达的运动速度增大,运动速度随温度的增加呈线性变化。同时,马达的运动速度随介质环境中粒子浓度的增加而增大。为实现纳米线马达的结构优化设计,本文提出了一种线型微纳米马达模型。模型由两种不同材质的微纳米线组成,分别称为催化段和非催化段,两段之间采用刚性固定连接,结合有限元思想,将微纳米马达与溶剂粒子的作用力视作每个单元与粒子作用力的合力。本文分析了微纳米马达的运动过程以及运动中溶剂粒子和微纳米马达的相互作用,研究了温度、溶剂浓度、模型尺寸和材料比例对线型微纳米马达运动速度的影响。随着温度增加,微纳米马达运动速度增加,溶液浓度增加,纳米马达的运动速度增加。在一定的范围内,线型微纳米马达的运动速度不受马达的长度的影响,但长度增加,纳米线马达的质量增加,加速度会随之减小。纳米线长度不变,随着催化段和非催化段长度的比例比例的增加,纳米马达的驱动力先增加后减小,速度也随之先增大后减小。为验证理论研究和仿真的正确性,进一步揭示微纳米马达运动规律,本文制备了Pt覆盖的双球型微米马达以及Au/Pt纳米线马达,并研究了马达结构参数、环境因素对马达运动速度的影响。研究发现当介质环境的溶液浓度过低时,微纳米马达产生的驱动力将不足以克服马达的布朗运动,马达发生波动而非定向运动,微纳米马达的驱动力随着浓度的增加而增大,运动速度随着浓度的增加而增大。在相同浓度下,双面球型微纳米马达的直径越大速度越慢,但是运动受到布朗运动的影响越小,轨迹越平稳。Au/Pt纳米线马达尺寸越长,受到的影响越小,运动越稳定,但是运动速度几乎不受长度的影响。为研究锥管状微纳米马达的驱动机制,本文分析了气泡在锥管状微纳米马达内部的变化,建立了运动速度与溶液粘度的关系。利用模板电沉积方法,制备了一种气泡驱动的微纳米马达。实验表明粘度越大微纳米马达运动速度越小,生成的气泡数量越少,气泡直径越大。基于微纳米马达的运动规律,提出了一种利用微纳米马达测量微流体粘度的方法,实验研究表明微纳米马达的运动速度随粘度的增加,呈线性降低的变化趋势。实验结果与计算结果有很好的一致性,且在在不同的H2O2浓度下,微纳米马达的运动速度和粘度的线性变化关系不变。综上所述,本文通过仿真分析与实验研究相结合的方法,研究了化学驱动微纳米马达的浓度梯度驱动机制和气泡驱动机制,揭示了介质环境中的温度、溶剂浓度、微纳米马达结构尺寸对马达运动速度的影响规律,制备了双面球型微米马达以及Au/Pt纳米线马达,验证了仿真的正确性,提出了微纳米马达应用的优化参数。基于气泡驱动机制,提出一种微流体粘度测量方法,并制备了一种气泡驱动的微纳米马达,实现了溶液粘度值的测量。