[發(fā)明專利]一種人造微管的制備方法及其做為微馬達(dá)的應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210006974.1
• 申請日: 2012-01-11
• 公開（公告）號: CN102674242A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賀強(qiáng);吳志光;李薇薇
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B81C99/00
• 分類號: B81C99/00;F03H99/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 韓末洙

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微管的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

人造的微米尺度的馬達(dá)是近年來納米科學(xué)的熱點(diǎn)領(lǐng)域，微納米馬達(dá)是通過催化過氧化氫產(chǎn)生氧氣，利用氣泡推動自身前行，從而可在含有過氧化氫的溶液中游動的微納米裝置。現(xiàn)有的納米馬達(dá)的合成方法有電化學(xué)沉積法，粒子束噴射法。但是電化學(xué)沉積法合成的微納米管成本昂貴，難以合成尺度極小的馬達(dá)，且一次合成數(shù)量較小；粒子束噴射法操作要求難度大，且只能制備球狀馬達(dá)，不能制備管狀馬達(dá)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是要解決現(xiàn)有的電化學(xué)沉積法合成微納米馬達(dá)的方法成本高且一次合成數(shù)量較小、粒子束噴射法操作要求難度大的技術(shù)問題，而提供一種人造微管的制備方法及其做為微馬達(dá)的應(yīng)用。

本發(fā)明的一種人造微管的制備方法按以下步驟進(jìn)行：

一、制備金屬催化粒子；

二、以管徑為0.2mm～5.0mm的玻璃管為模板，將聚電解質(zhì)層層組裝至模板的孔中，得到微管的骨架；

三、將步驟一制備的金屬催化粒子組裝到步驟二得到的微管的骨架上，得到人造微管。

上述的人造微管做為微馬達(dá)的應(yīng)用，是將人造微管放入過氧化氫溶液中，得到人造管狀微馬達(dá)。

本發(fā)明利用具有催化過氧化氫分解氧氣的鉑或銀微米粒子、制備微管的模板，制備微管的人工或天然聚電解質(zhì)為基本材料，利用層層組裝方法，將聚電解質(zhì)微管與具有催化性能的金屬粒子結(jié)合制備出人造微管，將人造微管放置入過氧化氫溶液中，人造微管通過其內(nèi)部的催化粒子分解過氧化氫產(chǎn)生氧氣，利用氧氣氣泡作為馬達(dá)的推動力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)游動，游動方式可為直線或曲線方式游動。本發(fā)明的人造微管的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，其中1為骨架，2為金屬催化粒子。該制備方法操作簡單，尺寸可控，成本低廉，而且一次合成數(shù)量多等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的人造管狀微馬達(dá)游動的原理圖如圖2所示，其中的▲表示過氧化氫，◎表示氣泡。在含有過氧化氫的溶液中，該馬達(dá)中的金屬粒子催化過氧化氫產(chǎn)生氧氣作為動力，使微管向前游動，達(dá)到微管在含有過氧化氫的溶液中游動的目的。

本發(fā)明的制備的人造管狀微馬達(dá)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的人造管狀微馬達(dá)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中1為骨架，2為金屬催化粒子；

圖2是本發(fā)明的人造管狀微馬達(dá)游動的原理圖，其中的▲表示過氧化氫，◎表示氣泡；

圖3是試驗(yàn)一制備的人造微管在質(zhì)量濃度為30％的過氧化氫溶液中的照片。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式的人造微管的制備方法按以下步驟進(jìn)行：

一、制備金屬催化粒子；

二、以管徑為0.2mm～5.0mm的玻璃管為模板，將聚電解質(zhì)層層組裝至模板的孔中，得到微管的骨架；

三、將步驟一制備的金屬催化粒子組裝到步驟二得到的微管的骨架上，得到人造微管。

本實(shí)施方式利用具有催化過氧化氫分解氧氣的鉑或銀微米粒子、制備微管的模板，制備微管的人工或天然聚電解質(zhì)為基本材料，利用層層組裝方法，將聚電解質(zhì)微管與具有催化性能的金屬粒子結(jié)合制備出人造微管，將人造微管放置入過氧化氫溶液中，人造微管通過其內(nèi)部的催化粒子分解過氧化氫產(chǎn)生氧氣，利用氧氣氣泡作為馬達(dá)的推動力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)游動，游動方式可為直線或曲線方式游動。該方法操作簡單，尺寸可控，成本低廉，而且一次合成數(shù)量多，該馬達(dá)通過催化過氧化氫產(chǎn)生氧氣作為動力，給予微管動力，從而達(dá)到使微管在含有過氧化氫的溶液中游動的目的。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是步驟一中的金屬催化粒子為粒徑為3nm～100nm鉑粒子、粒徑為3nm～100nm銀粒子、或者以鉑或銀粒子為核心包覆檸檬酸或聚二甲基二烯丙基氯化銨的粒徑為3nm～100nm的微粒。其它與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一或二不同的是步驟二中玻璃管的管徑為0.5mm～2.0mm。其它與具體實(shí)施方式一或二相同。

本實(shí)施方式的玻璃管是用拉制的方法制備的。

具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至三之一不同的是聚電解質(zhì)為聚(4-苯乙烯磺酸)銨鹽、殼聚糖或海藻酸鈉。其它與具體實(shí)施方式一至三之一相同。

具體實(shí)施方式五：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至四之一不同的是本實(shí)施方式的人造微管的制備方法按以下步驟進(jìn)行：