發(fā)布時(shí)間：2020-10-25 01:46

　　 人造微納米馬達(dá)是一種介于微米與納米尺度之間的智能仿生材料,它們能夠?qū)⑼饨缣峁┑幕瘜W(xué)能、光能、聲能以及熱能等不同形式的能量轉(zhuǎn)換為動(dòng)能,從而實(shí)現(xiàn)一系列復(fù)雜的功能。近幾年,微納米馬達(dá)運(yùn)用于藥物傳輸方面的發(fā)展十分迅速,但是由于傳統(tǒng)馬達(dá)表面積有限,它們僅能負(fù)載少量藥物進(jìn)行工作。為了增大馬達(dá)的表面積,可以考慮將多孔結(jié)構(gòu)與納米馬達(dá)結(jié)合起來制備多孔納米馬達(dá),這種馬達(dá)具有表面積大和孔徑可調(diào)的特點(diǎn),能夠更高效的完成藥物的負(fù)載和釋放。目前科研人員對于多孔微納米馬達(dá)的研究多集中于馬達(dá)的制備和如何運(yùn)輸物質(zhì)方面,而其最基本的運(yùn)動(dòng)規(guī)律卻被忽略。為了更好得實(shí)現(xiàn)多孔納米馬達(dá)的應(yīng)用,我們有必要對其基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行研究。在本論文中,采用陽極氧化鋁模板(AAO)輔助電化學(xué)沉積方法合成金銀合金(AuAg合金)微米棒,然后用硝酸腐蝕銀組份得到多孔金微米棒。此外,為對比研究,用相同的電化學(xué)方法制備多孔金薄膜,并研究在不同制備參數(shù)下薄膜的孔徑和孔隙率。在制備多孔金之前,首先對金銀合金電鍍液進(jìn)行循環(huán)伏安掃描探究金與銀的沉積電壓范圍。然后在該電壓范圍內(nèi)制備多孔金薄膜和多孔金微米棒。實(shí)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)在-0.7 V~-0.9 V的電壓范圍能制備得到孔隙率與孔徑逐漸減小的具有良好三維多孔形貌的多孔金微米棒�；�于所制備的多孔金微米棒,本論文深入研究了其在超聲波和化學(xué)場驅(qū)動(dòng)下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和機(jī)制。首先,在探究多孔結(jié)構(gòu)對微米棒在雙氧水中運(yùn)動(dòng)的影響時(shí),將各部分長度相同而多孔部分孔徑不同的多孔金-銠(Au_(多孔)-Rh)棒與相同長度金-銠(Au-Rh)棒進(jìn)行對比。結(jié)果表明,只有孔徑較大的Au_(多孔)-Rh棒運(yùn)動(dòng)較相同長度和比例的Au-Rh棒快約12%。基于雙金屬棒在雙氧水中運(yùn)動(dòng)的自電泳和自擴(kuò)散泳兩種機(jī)理分析,Au_(多孔)-Rh應(yīng)該比Au-Rh在雙氧水中運(yùn)動(dòng)更快。而實(shí)際上對于孔徑較小的Au_(多孔)-Rh棒,其在催化雙氧水過程中放熱,可能使多孔金孔壁粗化,并堵塞其多孔結(jié)構(gòu),使其近似于實(shí)心金。同時(shí)其不平整的表面造成氣泡在表面聚集,減小了多孔金棒與雙氧水的接觸面積,從而降低了馬達(dá)實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度。在探究多孔結(jié)構(gòu)對微米棒在超聲場下運(yùn)動(dòng)的影響時(shí),將總長一致的多孔金棒與實(shí)心金棒進(jìn)行對比,發(fā)現(xiàn)多孔結(jié)構(gòu)的存在會(huì)減慢金屬棒在超聲下的運(yùn)動(dòng),且多孔結(jié)構(gòu)孔隙率與孔徑越大,這種減速作用越大。如-0.7 V電壓下制備的孔隙率和孔徑較大的1μm Au_(多孔)棒相比1μm Au棒速度減慢約71%。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因,我們推測是多孔結(jié)構(gòu)在超聲場下的吸聲作用使聲能衰減,而孔隙率與孔徑越大的多孔結(jié)構(gòu)吸聲效果越強(qiáng)。本文通過制備多孔金微米棒,并探究其運(yùn)動(dòng)規(guī)律,揭示了多孔結(jié)構(gòu)的存在以及孔隙率與孔徑大小的不同對微米棒分別在化學(xué)場和超聲場下運(yùn)動(dòng)的影響,為多孔納米馬達(dá)在藥物傳輸領(lǐng)域的應(yīng)用打下了較好的基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TQ460.4;TB383.1
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題的來源及研究的背景和意義
        1.1.1 課題的來源
        1.1.2 課題研究的目的和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 多種形狀納米馬達(dá)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 多孔納米馬達(dá)的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 研究現(xiàn)狀簡析
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)方法和材料的制備與表征
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)備
    2.2 金銀合金電鍍液的循環(huán)伏安掃描
    2.3 多孔金的制備
        2.3.1 金銀合金電鍍液的配制
        2.3.2 多孔金薄膜的制備
        2.3.3 多孔金微米棒的制備
    2.4 混合電動(dòng)勢的測定
    2.5 多孔金微米棒馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)
        2.5.1 多孔金-銠雙金屬棒馬達(dá)的雙氧水實(shí)驗(yàn)
        2.5.2 多孔金微米棒馬達(dá)的超聲波實(shí)驗(yàn)
    2.6 實(shí)驗(yàn)表征與分析
        2.6.1 形貌與成分表征
        2.6.2 形貌與成分表征
第3章 多孔金微米棒與薄膜的制備與表征
    3.1 引言
    3.2 電化學(xué)沉積金銀合金電壓范圍的探究
    3.3 電化學(xué)沉積金銀合金電壓對制備多孔金薄膜的影響
        3.3.1 電化學(xué)沉積制備金銀合金薄膜
        3.3.2 沉積電壓對金銀合金薄膜中金銀組成比例的影響
        3.3.3 沉積電壓對金銀合金薄膜與多孔金薄膜表面形貌的影響
        3.3.4 沉積電壓對多孔金薄膜孔隙率與孔徑的影響
    3.4 電化學(xué)沉積金銀合金電壓對制備多孔金微米棒的影響
        3.4.1 模板輔助電化學(xué)沉積制備金銀合金微米棒
        3.4.2 沉積電壓對制備金銀合金微米棒長度與均勻性的影響
        3.4.3 沉積電壓對制備多孔金微米棒形貌的影響
    3.5 本章小結(jié)
第4章 多孔金微米棒馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律研究
    4.1 引言
    4.2 多孔金-銠微米棒在雙氧水中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律研究
        4.2.1 混合電動(dòng)勢的測定
        4.2.2 雙金屬微米棒的制備與表征
        4.2.3 多孔金-銠微米棒馬達(dá)在雙氧水中的運(yùn)動(dòng)
    4.3 多孔金微米棒在超聲場下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律研究
        4.3.1 微米棒的制備與表征
        4.3.2 多孔金微米棒在超聲場下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律研究
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝

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