【摘 要】
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具有自驱动特性的微纳马达作为一种新型的功能化微纳米系统,能够实现在微尺度上的运输、检测和清除等复杂任务。由于其良好的可靠性、可持续性和生物相容性,在以细胞等活性物质为对象的空间生命科学研究中展现了广阔的应用前景,有望在空间生命科学仪器的研制中发挥不可替代的作用。本研究的主要内容和成果概括如下:本研究对微纳马达的发展趋势和研究现状进行了归纳,阐述了超声技术在微纳马达领域的应用和发展,结合目前超声驱动
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具有自驱动特性的微纳马达作为一种新型的功能化微纳米系统,能够实现在微尺度上的运输、检测和清除等复杂任务。由于其良好的可靠性、可持续性和生物相容性,在以细胞等活性物质为对象的空间生命科学研究中展现了广阔的应用前景,有望在空间生命科学仪器的研制中发挥不可替代的作用。本研究的主要内容和成果概括如下:本研究对微纳马达的发展趋势和研究现状进行了归纳,阐述了超声技术在微纳马达领域的应用和发展,结合目前超声驱动技术的不足,提出了本研究的重要性和必要性。从压电作动基本理论出发,基于摄动理论构建了超声振动下的声流场方程,并在Comsol有限元软件中提出了不同振动条件下的仿真计算方法。采用光刻技术制备了具有V型微结构的声操控平台,对其基板振动引起的局部声流场开展有限元分析和试验验证,实现了功能化微纳马达的超声辅助装配。针对Fe-Mn O2管状微纳马达,将超声技术与电化学制备相结合,初步探讨了超声场对微纳马达表面结构及运动性能的影响。最后,基于气泡驱动型管状微纳马达,对气泡共振下的声流场分布进行了仿真分析,并对微纳马达在无表面活性剂环境和超声场驱动下的超高速大行程集群运动开展了试验研究。研究成果初步表明,超声技术在微纳马达的活性层精细化制备、动态自组装和马达集群的超高速驱动等方面展示了其独特的优势,为进一步开展用于空间生命科学研究的微纳马达智能化平台提供了新的思路。
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