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化学驱动的[2]轮烷型分子梭

化学进展 2014年第12期26卷 1899-1913页

作者：杨再文刘向荣赵顺省何金梅西安科技大学化学与化工学院西安710054

机械互锁的轮烷型分子梭在分子机器化学领域具有重要的位置,可通过"积小为大"的方法在分子水平进行新材料的自组装。在外界的刺激下,大环分子可以在轴分子的不同识别位点间或态间往复穿梭,从而引起体系物理或化学性质的交替变化,这种变... 详细信息

机械互锁的轮烷型分子梭在分子机器化学领域具有重要的位置,可通过"积小为大"的方法在分子水平进行新材料的自组装。在外界的刺激下,大环分子可以在轴分子的不同识别位点间或态间往复穿梭,从而引起体系物理或化学性质的交替变化,这种变化又构成了一类基本的机械开关,可以用来执行特定的功能,在分子开关、信息储存和处理等领域具有潜在的应用前景,是超分子化学领域的研究热点。本文以[2]轮烷型分子梭的驱动力(外部刺激)为主线,分别从酸碱驱动、离子配位作用驱动和溶剂极性改变引起的疏水驱动等角度,综述了近年来化学驱动的[2]轮烷型分子梭在合成和应用方面的最新研究进展,同时介绍了其他力(如热力学参数熵、互锁体系中修饰基团尺寸大小、外加化学氧化剂或还原剂、得失电子引起的电化学氧化还原以及紫外-可见光照射诱发的偶氮苯顺反光异构化等方式)驱动的轮烷型分子梭的进展,最后对化学驱动的[2]轮烷型分子梭的未来发展趋势进行了展望。

关键词：轮烷分子梭分子机器化学驱动

化学驱动与热力学驱动下复合胶凝体系的水化特性研究

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硅酸盐通报 2021年第5期40卷 1462-1469页

作者：张秀贞刘志超何永佳胡曙光曾波武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室武汉430070 武汉理工大学材料科学与工程学院武汉430070 北京都市绿源环保科技有限公司北京102601

为了解复合胶凝材料体系水化放热特性,以及化学驱动与热力学驱动对复合胶凝材料体系的水化放热影响,研究了不同掺量的粉煤灰/矿粉-水泥二元复合胶凝体系的水化热发展,同时探究了不同早强剂掺量以及不同温度对粉煤灰-水泥二元复合胶凝体... 详细信息

为了解复合胶凝材料体系水化放热特性,以及化学驱动与热力学驱动对复合胶凝材料体系的水化放热影响,研究了不同掺量的粉煤灰/矿粉-水泥二元复合胶凝体系的水化热发展,同时探究了不同早强剂掺量以及不同温度对粉煤灰-水泥二元复合胶凝体系水化放热的影响。结果表明:粉煤灰、矿粉均会降低二元复合胶凝体系水化放热速率,但矿粉活性比粉煤灰高,对水化放热速率以及最终累计放热量影响较小;化学驱动可以显著提高体系水化放热速率,促进早期水化发展,但不改变最终累计放热量;热力学驱动作用效果更显著,可以大幅提高体系放热曲率以及累计放热量。以化学反应速率为判据构建两种驱动的联系能有效地设计混合驱动模式。

关键词：复合胶凝体系水化热化学驱动热力学驱动化学反应速率

化学驱动阴阳型聚合物微马达的动态自组装研究

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化学驱动阴阳型聚合物微马达的动态自组装研究

作者：吴振维哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

在现实世界中自组装现象很常见。例如自发形成的菌落或鸟群是自然界中动态自组装过程的典型代表。在宏观尺度上,具有自组装功能的材料是机械业和制造业的基本要求,而在微观尺度上,合成具有上述功能的材料同样具有重要的现实意义,例如微... 详细信息

在现实世界中自组装现象很常见。例如自发形成的菌落或鸟群是自然界中动态自组装过程的典型代表。在宏观尺度上,具有自组装功能的材料是机械业和制造业的基本要求,而在微观尺度上,合成具有上述功能的材料同样具有重要的现实意义,例如微型器件的原位组装,微装置运输等。然而在微米尺寸实现物质的可逆自组装仍然具有很多困难,目前,人们正在不断尝试设计一种微米级载体,以实现在微观领域能够进行自组装。本论文采用层层自组装技术及模板法制备了人造中空聚合物微胶囊。利用磁控溅射喷铂的手段对胶体粒子表面进行修饰,制备得到阴阳型聚合物微马达,初步研究了不同粒径的微马达粒子在不同介质溶液中的运动情况。依据斯托克斯定律计算出微马达粒子在纯水、海水及血液中所受的粘滞阻力情况,借助Image J软件对其运动速度进行统计和分析。结果表明,同一尺寸微马达粒子在同种介质中的运动速度随过氧化氢溶液浓度的升高而增大;在相同过氧化氢溶液浓度下的运动速度随介质的粘度系数增大而减小。在层层组装微胶囊的囊壁过程中修饰一层带有磁性的四氧化三铁粒子,可以使微马达粒子负载有磁性,这些负载有磁性的微马达粒子可以通过外加磁场控制其运动方向。本论文实现了微马达粒子在浓度为5%的过氧化氢溶液中的动态自组装,以及当微马达粒子被磁性粒子修饰后,通过外加磁场,实现了对微马达的自组装结构由无序-有序、环形结构-直线形结构的调控。

关键词：聚合物微胶囊阴阳型胶体粒子化学驱动微马达动态自组装

基于天然植（矿）物的化学驱动管状微纳马达的合成及应用

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基于天然植（矿）物的化学驱动管状微纳马达的合成及应用

作者：李婷婷济南大学

学位级别：硕士

微纳马达的自驱动运动可极大增加微马达上活性材料与污染物的有效接触、分子碰撞几率及物质传输,从而有效提高催化效率,缩短反应时间,在污染物检测和去除方面具有远超常规静态催化剂的能力。本论文中将微纳马达引入水体污染物处理体系,... 详细信息

微纳马达的自驱动运动可极大增加微马达上活性材料与污染物的有效接触、分子碰撞几率及物质传输,从而有效提高催化效率,缩短反应时间,在污染物检测和去除方面具有远超常规静态催化剂的能力。本论文中将微纳马达引入水体污染物处理体系,显著增强了催化剂的检测、降解效率。考虑到外加HO对水中微生物有一定毒副作用,本论文在第二个体系中以具有生物相容性的葡萄糖作为微纳马达的驱动燃料。根据“取之自然,用之自然”的宗旨,我们整个制备工艺环保科学,不会对环境造成二次污染。具体研究内容及结论如下:1、仿生AO-MnO/γ-AlO(OH)微纳马达辅助荧光检测Hg:以天然中空的木棉纤维为模板制备的AO-MnO/γ-AlO(OH)微纳马达,保证了AO在MnO/γ-AlO(OH)载体上的单体构型。在5%HO中,微纳马达的运动速度可以达到157.46μm s。AO-MnO/γ-AlO(OH)微纳马达中的Mn可以向AO提供电子,促进激发态电荷转移复合物的生成,并且HO的存在可以增强荧光强度。鉴于Hg对荧光的猝灭效果,探究了AO-MnO/γ-AlO(OH)微纳马达对Hg的荧光检测性能。得到了对Hg的检测线性范围为5×10-5×10 M,检测限为1.75×10 M。在实际水样中,AO-MnO/γ-AlO(OH)微纳马达也有较好的稳定性。此外,微纳马达的自推进运动可以加速流体的混合,改善流体的流动性,在荧光和猝灭过程中,加速了目标Hg与AO-MnO/γ-AlO(OH)之间的接触,显著提高了Hg检测的灵敏度。2、GOx@Fe-MOF@HNTs管状微纳马达的制备及其催化性能探究:以天然中空管状埃洛石作为载体,通过简单的制备工艺将Mn O和包覆GOx的Fe-MOF负载到埃洛石表面,制备了GOx@Fe-MOF@HNTs微纳马达。从环保的角度出发,GOx@Fe-MOF@HNTs微纳马达以葡萄糖作为驱动燃料。在50m M葡萄糖溶液中,微纳马达的扩散系数可以达到7.0636μms。GOx@Fe-MOF@HNTs微纳马达中的GOx和水中的O可以将溶液中的葡萄糖转化为葡萄糖酸内脂和过氧化氢,进而产生具有强氧化性的·OH和·O。基于该原理,分别构筑了比色检测谷胱甘肽(GSH)和降解盐酸四环素(TCH)的反应平台。实验得到的检测GSH的线性范围和检测限分别为1×10-6.5×10 M和9.3×10 M。在30m M葡萄糖溶液中,微纳马达对TCH的降解率达到93.80%。在多次重复使用和长久储存的条件下,GOx@Fe-MOF@HNTs微纳马达对TCH的降解率依然在92%以上,证明了良好的稳定性。本论文研究为实现水中快速检测、降解贡献了一种新思路。

关键词：微纳马达天然植(矿)物化学驱动性能研究

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微纳米机器人的最新研究进展综述

机器人 2022年第6期44卷 732-749页

作者：李梦月杨佳焦念东王越超刘连庆中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室辽宁沈阳110016 中国科学院机器人与智能制造创新研究院辽宁沈阳110169 中国科学院大学北京100049

对2017~2021年微纳米机器人(尺寸介于1 nm~1 mm之间)的最新研究进展进行了综述。首先从物理驱动、化学驱动、生物驱动和混合驱动4个角度对微纳米机器人在微纳米操作、集群控制、靶向治疗等方面的最新研究成果进行总结。然后从制备、定... 详细信息

对2017~2021年微纳米机器人(尺寸介于1 nm~1 mm之间)的最新研究进展进行了综述。首先从物理驱动、化学驱动、生物驱动和混合驱动4个角度对微纳米机器人在微纳米操作、集群控制、靶向治疗等方面的最新研究成果进行总结。然后从制备、定位和成像、功能化、集群等方面分析了微纳米机器人应用中面临的挑战。最后对微纳米机器人的研究进程进行总结,对未来发展趋势进行展望。

关键词：微纳米机器人物理驱动化学驱动生物驱动混合驱动

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液态金属双流体机器人

中国科学：技术科学 2019年第6期49卷 619-626页

作者：叶姣陈建业刘静中国科学院理化技术研究所北京100190 中国科学院大学未来技术学院北京100049 华中科技大学能源与动力工程学院武汉430074 清华大学医学院生物医学工程系北京100084

自20世纪以来,机器人不断被广泛应用于生产制造、生活服务等诸多领域.传统刚性机器人受自由度限制,难以适应非结构化动态未知的复杂环境,而柔性机器人由于自身的灵活性以及对环境的适应性,在近年来引起广泛关注.室温液态金属兼具金属和... 详细信息

自20世纪以来,机器人不断被广泛应用于生产制造、生活服务等诸多领域.传统刚性机器人受自由度限制,难以适应非结构化动态未知的复杂环境,而柔性机器人由于自身的灵活性以及对环境的适应性,在近年来引起广泛关注.室温液态金属兼具金属和流体的良好特性,如优良的导热性、导电性、流动性以及低毒性;同时,这类材料由于自身的柔性,在机器人领域的应用备受关注.典型的液态金属驱动方式主要有电驱动、磁场驱动和化学驱动,然而,它们大多需要在溶液环境中进行.从新的角度出发,本文提出了一种基于镓基液态金属双流体驱动的滚动机器人,通过液态金属在螺旋管中的运动实现对装置重心的改变,由此推动整个装置实现快速地滚动前行.这种双流体驱动方式利用液态金属密度大的特点,使得相应的液态金属机器运动摆脱了之前所依赖的溶液运行环境.本文针对基于镓基液态金属的双流体驱动,包括热驱动和化学驱动,从理论上分析了这两种不同的动力源工作方式,具体设计了原型实验装置.所开展的一系列概念性实验澄清了影响装置运动的各种因素,证实了双流体驱动方法的可行性和良好前景,可望为室温液态金属在机器人领域的应用提供一种新的思路.

关键词：液态金属双流体滚动机器人热驱动化学驱动

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软体机器人驱动研究现状

机器人 2018年第5期40卷 648-659页

作者：张忠强邹娇丁建宁宋振玲程广贵王晓东郭立强江苏大学微纳米科学技术研究中心江苏镇江212013 江苏省光伏科学与工程协同创新中心江苏常州213164

首先,介绍了软体机器人的发展和研究现状,重点综述了国内外关于软体机器人驱动方式和驱动机理的主要研究成果.然后,将软体机器人的驱动方式归纳为流体驱动、电活性聚合物驱动、磁流变弹性体(MRE)驱动、形状记忆合金(SMA)驱动和化学驱动... 详细信息

首先,介绍了软体机器人的发展和研究现状,重点综述了国内外关于软体机器人驱动方式和驱动机理的主要研究成果.然后,将软体机器人的驱动方式归纳为流体驱动、电活性聚合物驱动、磁流变弹性体(MRE)驱动、形状记忆合金(SMA)驱动和化学驱动等,对各驱动方式的科学原理和所对应的典型驱动结构进行了介绍,并梳理和分析了目前在软体机器人驱动技术发展中的瓶颈问题和关键科学问题.最后,尝试对软体机器人驱动研究领域中的挑战和未来发展趋势进行了展望.

关键词：软体机器人驱动方式流体驱动电磁驱动化学驱动

自驱动微纳米马达在主动药物递送中的应用进展

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南方医科大学学报 2020年第3期40卷 445-452页

作者：刘美焕涂彬彬刘璐陈彬涂盈锋南方医科大学药学院//广东省新药筛选重点实验室广东广州510515 北京大学第三医院妇产科北京100191

自驱动微纳米马达(MNMs)是一种能够将周围环境中的化学能或者外部能量转化为机械动能从而产生自主运动的新型人造微纳米机器。基于其自主运动能力,这些微纳米马达能够自主地运动到目标位置,因此在生物医学方面展现出了广阔的应用前景,... 详细信息

自驱动微纳米马达(MNMs)是一种能够将周围环境中的化学能或者外部能量转化为机械动能从而产生自主运动的新型人造微纳米机器。基于其自主运动能力,这些微纳米马达能够自主地运动到目标位置,因此在生物医学方面展现出了广阔的应用前景,尤其是在药物递送领域。研究证明微纳米马达能够有效地进行药物的装载并主动地递送至病灶区域,因此与常规纳米药物载体相比,能够更大限度地提高疗效并同时降低毒副作用。本文首先概述了微纳米马达的各种驱动机制,包括基于氧化还原反应的化学驱动和基于光、磁、电、超声等外部能量的外场驱动。随后总结了近十年来基于化学驱动和外场驱动的微纳米马达在药物递送领域的最新研究进展,最后对当前存在的挑战和未来的发展方向进行了展望。

关键词：微纳米马达药物递送化学驱动外场驱动

基于二氧化锰的烧瓶状胶体马达的构筑及抗菌性能研究

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基于二氧化锰的烧瓶状胶体马达的构筑及抗菌性能研究

作者：聂柏洋哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

化学驱动型胶体马达可以通过化学反应将燃料溶液中的能量转化为驱动自身运动的驱动力，其中气泡驱动是化学驱动型胶体马达中一种典型驱动机理。在生物医学等领域中具有很好的应用潜力。但生物医学领域的应用要求胶体马达具有良好的生物... 详细信息

化学驱动型胶体马达可以通过化学反应将燃料溶液中的能量转化为驱动自身运动的驱动力，其中气泡驱动是化学驱动型胶体马达中一种典型驱动机理。在生物医学等领域中具有很好的应用潜力。但生物医学领域的应用要求胶体马达具有良好的生物相容性、高效的药物负载能力以及强大的自推进能力。为此，本论文旨在构筑具有良好生物相容性、较强自推进力以及高效负载纳米酶能力的聚戊糖烧瓶状胶体马达，其中纳米酶选用具有良好生物相容性、催化H2O2效率高以及价格低廉的纳米MnO2粒子。本论文研究了负载不同形貌MnO2粒子的烧瓶状胶体马达在不同H2O2浓度下的运动行为和抗菌活性。　　利用水热合成法和软模板法合成了聚戊糖烧瓶状结构，随后用原位生长的方法在烧瓶状结构上负载球形MnO2粒子，制备了负载球形MnO2粒子的烧瓶状胶体马达。该马达具有类过氧化氢酶的催化活性，通过化学反应在胶体马达周围产生不对称浓度梯度场或氧气泡，从而在H2O2溶液中实现自推进运动。可以通过调节H2O2浓度来控制胶体马达的运动速度。当H2O2浓度较低时，胶体马达的运动机理为自扩散泳;加入H2O2浓度较高时，胶体马达的运动机理为气泡驱动。在5%的H2O2溶液中，其运动速度能达到131.2μm/s。该马达因具有类过氧化物酶活性，在催化分解H2O2的同时可以产生羟基自由基（·OH），从而更好的杀菌效果。研究了该胶体马达对变异链球菌（Streptococcusmutans）的抗菌活性，当加入1%的H2O2时，其抗菌率可达到96.53%。　　通过在聚戊糖烧瓶状结构上负载片状MnO2粒子，制备了负载片状MnO2粒子的烧瓶状胶体马达。该胶体马达也具有类过氧化氢酶和类过氧化物酶活性，可通过负载的片状MnO2粒子催化分解H2O2在胶体马达周围产生不对称浓度梯度场或氧气泡，从而在H2O2溶液中实现自推进运动。在5%的H2O2溶液中，其运动速度能达到103.40μm/s。在1%H2O2溶液的存在下时，该胶体马达对变异链球菌的抗菌率可达到96.15%。　　本论文成功制备了两种新型的化学驱动基于MnO2的烧瓶状胶体马达，均对对变异链球菌具有良好的抑菌性能。这些研究拓展了胶体马达的设计思路，对于胶体马达在生物医学领域中的应用提供了新思路。

关键词：胶体马达化学驱动 MnO2纳米粒子抗菌活性