光响应性智能运动的研究

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智能运动指的是器件在外界或内部的应力、应变、热、光、电、磁、辐射等条件发生变化时,而发生某种响应。当这种响应转变成执行动作时就形成相应的智能运动。在本实验中为研究智能运动,有两个关键步骤:一是制作超疏水船只及功能协同系统,二是在光照射下实现船只的开停。(1)红外激光响应性智能运动的实现。用泡沫铜折叠的船只经过沉积Ag和十二硫醇的修饰实现超疏水,在硅片上滴上含有双(2-乙基己基)磷酸的石蜡,将硅片贴在船只的尾部从而制作出功能协同的运动系统。实验在水槽中进行,水槽中有一定量的碱性溶液,将器件放入水槽中,当用红外激光照射时石蜡熔化,双(2-乙基己基)磷酸会释放,双(2-乙基己基)磷酸在碱性条件下会形成Marangoni效应产生推力而推动船只的运动。实验先探究在不同强度的红外激光的照射、不同的双(2-乙基己基)磷酸比例下船只的运动速度的变化,发现当红外激光的照射强度增大时船只的运动速度增大,因为在高强度下,单位时间释放的双(2-乙基己基)磷酸增多。当双(2-乙基己基)磷酸比例增大时船只的速度也会随之增大,因为比例的增大单位时间内双(2-乙基己基)磷酸的释放量增多。最后制备了金纳米片,测试了金纳米片的热效应,发现金纳米片具有良好的热效应,但当在石蜡中加入金纳米片时发现其对石蜡熔化没有起到明显的作用。(2)光刻胶在紫外光的照射下能分解,实验中将双(2-乙基己基)磷与光刻胶混合旋涂在硅片上,硅片贴在超疏水船只的尾部制作成智能器件。将器件放在盛有碱性溶液的水槽中,当用紫外光的照射时双(2-乙基己基)磷酸会释放从而推动的超疏水船只的运动。双(2-乙基己基)磷酸在碱性条件下能快速去质子化,在酸性条件下去质子化过程受到抑制,利用这一性质实现船只的开停。实验利用Ph=12和3的NaOH溶液,在船只从碱性溶液运动到酸性溶液时船只的运动能停止。
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