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钯-铂基双面神微马达的运动行为研究
1
作者 魏敬武 张铭辉 +2 位作者 林金卫 许蕾蕾 官建国 《济南大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第4期510-516,共7页
为了研究双金属基微马达的驱动机制,利用磁控溅射技术制备聚苯乙烯(PS)@钯Pd-铂Pt双面神微马达,采用扫描电子显微镜和光学显微镜表征该微马达的结构、形貌和运动行为,并通过对比实验和数值模拟推测验证该微马达驱动机制。结果表明:PS@Pd... 为了研究双金属基微马达的驱动机制,利用磁控溅射技术制备聚苯乙烯(PS)@钯Pd-铂Pt双面神微马达,采用扫描电子显微镜和光学显微镜表征该微马达的结构、形貌和运动行为,并通过对比实验和数值模拟推测验证该微马达驱动机制。结果表明:PS@Pd-Pt微马达由Pd、 Pt双金属层在PS微球表面半包覆形成,具有双面神结构,直径约为2μm;PS@Pd-Pt双面神微马达在过氧化氢H_(2)O_(2)溶液中一开始朝着PS侧正向运动,随后速度逐渐减小,然后发生自发转向朝着Pd-Pt双金属侧反向运动;该微马达正向运动的驱动机制为Pt催化H_(2)O_(2)产生的非离子型自扩散泳以及Pt层厚度不均匀导致的自电泳共同作用,反向运动的机制为外部Pt与内部Pd双金属形成的自电泳作用。 展开更多
关键词 微马达 双面神结构 驱动机制 自电泳 自扩散泳
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Janus球形微马达的自驱动机理研究：自扩散泳动与微气泡推进 被引量：3
2
作者 郑旭 崔海航 李战华 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期167-185,共19页
微纳马达的研究是一个多学科交叉的新兴领域.其中,Janus微马达利用自身两面异性导致的局部梯度场而产生自驱动现象,引起了学界的普遍关注.本文主要基于目前已开展的工作并借鉴国内外的一些最新成果,以期对Janus球形微马达的物理特征给... 微纳马达的研究是一个多学科交叉的新兴领域.其中,Janus微马达利用自身两面异性导致的局部梯度场而产生自驱动现象,引起了学界的普遍关注.本文主要基于目前已开展的工作并借鉴国内外的一些最新成果,以期对Janus球形微马达的物理特征给出全面的描述.针对铂-二氧化硅(Pt-SiO_2)型Janus微球在过氧化氢溶液中发生的自驱动,通过实验和数值模拟分析了其两种自驱动形式(自扩散泳动和微气泡推进)的物理机制和运动特征.直径小于5mm的Janus微球发生自扩散泳动,通过无量纲均方位移随时间的变化揭示了微球平动经历由纯布朗运动、扩散泳动到类布朗运动的过程,给出了特征时间及不同阶段的主导物理因素.位移概率分布可以表征非高斯性,并分析布朗力矩主导的旋转特性并讨论壁面限制及剪切流的影响.直径20~50mm微球可观测到微气泡推进,微球位移揭示了随气泡尺寸增长,微球经过自扩散泳、气泡生长和气泡溃灭推进3个阶段组成的周期运动.Rayleigh-Plesset(R-P)方程则揭示了依次由黏性力、表面张力及气泡周围流体压力控制下的气泡生长标度率.本文还从应用角度介绍了交变电场下,利用介电泳操控Janus微球的微穿梭输运(microshuttle)技术,并讨论了自扩散泳与自电泳差别及微气泡推进型微马达效率提高等问题. 展开更多
关键词 微纳马达 Janus微球 自扩散泳动 微气泡推进 微纳流控
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复杂流体中Janus微马达自扩散泳特性的实验研究 被引量：2
3
作者 李娜娜 郑旭 李战华 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期99-106,共8页
Janus微纳马达在生物医学中作为药物输运的载体或在复杂工况中作为微纳机器人的动力部件具有广阔的应用前景。已有研究主要集中于Janus微纳马达在水溶液等简单流体中的运动,而对其在复杂流体中的运动机理及特性的研究仍非常缺乏。通过... Janus微纳马达在生物医学中作为药物输运的载体或在复杂工况中作为微纳机器人的动力部件具有广阔的应用前景。已有研究主要集中于Janus微纳马达在水溶液等简单流体中的运动,而对其在复杂流体中的运动机理及特性的研究仍非常缺乏。通过实验测量了直径2.06μm的Janus球形微马达在高聚物聚氧化乙烯(PEO)溶液中的自扩散泳特性,实验结果系统描述了高聚物质量分数对Janus微马达自扩散泳速度、运动均方位移(MSD)及转动特性的影响。实验结果显示:高聚物的加入,不仅会影响溶液黏度,还会导致自驱动MSD在短时间段显示亚扩散特性,在推进段显示随高聚物质量分数改变的超扩散特性,甚至还会导致反常的微马达旋转加快现象。 展开更多
关键词 Janus微纳马达 自扩散泳 复杂流体 旋转运动
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不同粒径Janus微球的自驱动：实验及驱动机制对比 被引量：1
4
作者 王雷磊 崔海航 +3 位作者 张静 郑旭 王磊 陈力 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第22期160-166,共7页
Janus颗粒是两侧具有不同性质的非均质颗粒的统称.利用Pt-SiO2型Janus微球的Pt一侧催化分解H_2O_2溶液,可以使得颗粒自驱运动.本文首先从实验角度对比了不同粒径、相同浓度下的两类自驱动现象,结果表明在d～O(1μm)时为扩散泳驱动,d～O... Janus颗粒是两侧具有不同性质的非均质颗粒的统称.利用Pt-SiO2型Janus微球的Pt一侧催化分解H_2O_2溶液,可以使得颗粒自驱运动.本文首先从实验角度对比了不同粒径、相同浓度下的两类自驱动现象,结果表明在d～O(1μm)时为扩散泳驱动,d～O(10μm)为气泡驱动,二者在运动轨迹、驱动速度上存在很大差异.随后,分析了主导的力学因素,并根据简化后的受力平衡关系建立了多场耦合的数值模型,重点研究了大粒径下浓度及速度场的分布,据此解释了气泡产生的位置及尺寸,并推断壁面滑移系数是数值模型中的关键匹配参数,及其在不同粒径下变化的可能机理.这一研究将为深入理解自驱动的机理及提高自驱动器件的驱动能力提供理论基础. 展开更多
关键词 Janus微球 扩散泳 气泡驱动 滑移边界
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