微纳米马达是一种人工合成的、可以在微米尺度自主运动的颗粒。作为一种智能仿生材料,它不仅能够在微观尺度下运输药物,分析、检测化学物质,还可以作为一种活性物质体系来研究自然界中微生物的个体和群体行为。其中,一类化学驱动的,速度自发变化的振荡微马达可以呈现出自然界中广泛存在的周期性、同步以及化学波等非线性现象。作为一种“自振荡”的智能应激响应型材料,振荡微纳米马达不仅为研究自然界中类似的现象提供了一个良好的模型,同时也为马达之间的协同工作提供了一种有效的策略。目前对于振荡马达的研究多以现象描述为主,对背后的科学规律缺乏系统和深入的研究。本文课题以银基Janus振荡微纳米马达为基础,基于马达表面活性材料的物质转变,通过探讨微马达表面化学反应速率动力学规律和周围物理场的分布,研究了振荡马达个体的推进机理和振荡机制;通过非线性的表征方法对多个马达之间的同步现象以及马达群体内的波动传递现象进行了进一步的分析;基于振荡马达体系的特点探索了其在微颗粒连接和马达体系中信号传递等方面的应用。本文的研究内容和主要成果如下:为了理解PMMA-Ag振荡微纳米马达的推进机理,本文首先制备了聚甲基丙烯酸甲酯-氯化银（PMMA-Ag Cl）Janus微纳米马达。通过对表面Ag Cl一阶化学分解反应的分析,解释了马达瞬时速度呈现指数下降的规律。结合反应前后的物相表征和数值模拟,阐明了Ag Cl马达离子型自扩散泳的驱动机制:Ag Cl分解产生的氢离子（H+）和氯离子（Cl-）以不同的速度扩散,在马达周围产生一个从惰性面指向活性面电场,引发马达表面相同方向的滑移流,从而驱动马达以惰性面在前运动。此外,利用Ag Cl分解生成固体Ag的特点,实现了对多个胶体微球的化学连接,探索了微纳米马达在微颗粒连接方面的应用。实验中发现PMMA-Ag马达在过氧化氢（H2O2）、Cl-和紫外光的环境下展现出了良好的周期性运动,环境参数可以调控其峰值速度和周期。提出了Ag-Ag Cl两种材料周期性转变引发PMMA-Ag马达振荡运动的定性机制:表面微小的Ag颗粒使Ag Cl发生自催化的分解,依靠自扩散泳驱动马达快速运动;Ag在H2O2下的缓慢光氧化推动逆反应的发生,使马达处于停歇阶段;Ag层逐渐被腐蚀成细小Ag颗粒,引发自催化的机制使马达进入下一个循环。此外,基于光照模式对马达运动状态的调控,实现了马达连续和振荡运动的特定组合,探索了其在信号编码方面的应用。结合超声波操纵技术、简单的非线性计算方法和模型,表征了振荡马达个体之间、马达团簇内,以及团簇与团簇之间三个层面的同步行为。发现了当马达相互靠近到一定距离后,短时间内开始同时振荡,但是依然保持自身的运动取向。当马达聚集成团簇后,由于物理场的叠加,单个马达的运动被掩盖,集体物理场引起基板电渗流使得团簇周期性的膨胀收缩。光强和超声电压可以调节团簇的振荡行为,面积越大的团簇振荡周期越长,不同振荡频率的悬浮团簇在靠近时也会产生同步现象。发现了群体振荡马达能够形成两种波。光强的提高和颗粒距离的缩小使马达间耦合增强,促使体系内出现波动传播,较低的光强下化学波更容易大范围的稳定传播。基于对波前马达行为的表征,揭示了振荡马达形成的两种波动表现形式:低颗粒密度下,化学波前沿的马达同时运动但依然保持自己的运动方向,此时化学波起到信号传递的作用,呈现出马达向四面八方运动的波动传递,称为弹道运动型波;高颗粒密度下,化学波的浓度梯度会推动基板电渗流,使得波峰两侧的马达集体朝向波峰运动,称为集体移动型波。基于波动在微通道内和光学图案中传播,以及对其他马达的激发,实现了化学波穿过特定路径激发目的地其他马达,探索了其在马达体系中应用于信号传递的可能性。振荡马达作为一种新型的智能仿生材料,能对外界环境刺激做出响应,是一种自振荡的应激响应型智能材料体系单元。本文以马达表面的材料转变及其动力学变化规律为基础,对振荡马达的个体和群体行为进行了比较系统的研究。对于振荡马达的研究不仅为我们理解自然界中类似的非线性现象提供了良好的模型,同时也表明了微纳米马达之间可以通过化学物质的传递实现彼此的协同和信息的传递,为将来大量微纳米马达的集群工作提供了一种方式。