[发明专利]微纳米马达的运动方法和微纳米马达定向运动模型

说明书

本发明公开了微纳米马达的运动方法和微纳米马达定向运动模型。微纳米马达的运动方法包括以下步骤：将微纳米马达分散于主体液晶中；向微纳米马达施加光照，使微纳米马达在主体液晶中自热泳；向主体液晶施加电压，改变主体液晶的取向，从而带动微纳米马达的运动方向的定向转动。向微纳米马达施加光照，使得微纳米马达产生自热泳。在这种情况下，微纳米马达在主体液晶中运动到需改变其运动方向的位置时，通过主体液晶两侧的电压改变主体液晶的取向方向，并在主体液晶转向的带动下，微纳米马达的运动方向发生偏转，以此来控制其在自热泳下的定向运动。

技术领域

本申请涉及微纳米马达技术领域，尤其是涉及微纳米马达的运动方法和微纳米马达定向运动模型。

背景技术

现有的微纳米马达可以大致分为两类，一类是通过燃料驱动的微纳米马达，另一类是通过外界刺激驱动的微纳米马达。燃料驱动微纳米马达可以通过对过氧化氢、肼或有机染料等燃料的催化反应，产生能量来驱动自身运动。而外场驱动微纳米则可以通过超声、磁场、热等作为外界刺激，来产生对微纳米马达的推动力。但这两种方式都存在着在三维方向上运动的随机性，即无法实现对微纳米马达的定向运动，这对微纳米马达的实际应用产生了很大的限制。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种微纳米马达的运动方法，该方法可以实现对微纳米马达的定向运动。

本申请的目的还在于提供一种微纳米马达定向运动模型。

本申请的第一方面，提供微纳米马达的运动方法，包括以下步骤：

将微纳米马达分散于主体液晶中；

向微纳米马达施加光照，使微纳米马达在主体液晶中自热泳；

向主体液晶施加电压，改变主体液晶的偏转，从而带动微纳米马达的运动方向的定向转动。

根据本申请实施例的运动方法，至少具有如下有益效果：

向微纳米马达施加光照，由于等离子共振效应吸收光能产生共振并转变为热量释放。由于微纳米马达的不对称性，造成热量释放的不对称分布，微纳米马达的附近出现较高的温度梯度场，使得微纳米马达产生自热泳。在这种情况下，微纳米马达在主体液晶中运动到需改变其运动方向的位置时，通过主体液晶两侧的电压改变主体液晶的偏转方向和角度，并在主体液晶转向的带动下，微纳米马达的运动方向发生偏转，以此来控制其在自热泳下的定向运动。

在本申请的一些实施方式中，电压为交流电压。通过施加交流电压，两侧电压的开关反复操作，实现主体液晶的不断偏转，以改变微球马达的运动方向；同时，通过对光照的瞬时开关，实现微纳米马达的远程的即时“动”和“停”。通过这两方面的结合来实现微纳米马达定向运动的精确控制。

可以理解的是，任选的具有在电场下定向转动的液晶材料都可以作为主体液晶使用。

在本申请的一些实施方式中，微纳米马达包括微球和光热材料层，光热材料层在微球的表面不对称分布，通过这种不对称分布使得光照条件下光热材料层的光热转化在微纳米马达周围会产生一定的温度梯度，从而使得微纳米马达发生自热泳。

在本申请的一些实施方式中，光热材料层为Au层。Au具有良好的光热效应，可以通过磁控溅射等方法形成于微球表面。

在本申请的一些实施方式中，微纳米马达为经硫醇修饰的微纳米马达。通过硫醇修饰使得微纳米马达具有更好的分散性，可以更好地分散在主体液晶中而不发生团聚，有利于减少其在主体液晶中运动的粘滞阻力。

在本申请的一些实施方式中，微纳米马达的吸收峰在760nm～1400nm之间。当微纳米马达的吸收峰在760nm～1400nm之间时，可以通过近红外的光照进行定向运动。

在本申请的一些实施方式中，微纳米马达的直径为10nm～100μm。