CN106987012B - 一种气泡驱动的Janus微球-水凝胶二级马达及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气泡驱动的Janus微球‑水凝胶二级马达及其制备方法。该马达为自携燃料式二级马达，Fe3+交联的物理水凝胶马达为第一级马达，聚苯乙烯微球单面负载Pt形成Janus微马达为第二级马达；该马达能在H2O2溶液环境中完成驱动。该制备方法利用溅射镀膜法将Pt负载在聚苯乙烯微球表面形成Janus微马达，基于水凝胶的原位聚合凝胶化和原位合成法，将Janus微马达封装在水凝胶基体中，采用浸泡法得到Fe3+物理交联的Janus微马达‑水凝胶，且将Ag催化剂负载在Fe3+交联的Janus微马达‑水凝胶基体表面，形成二级马达；本发明制备方法工艺简单，制备条件温和，设备要求低，适用于工业化生产。
Description
技术领域
本发明属功能高分子材料领域，具体涉及一种金属催化H2O2分解生成气泡快速驱动的Janus微球-水凝胶二级马达及其制备方法。
背景技术
近十年来，催化微马达尤其是管状催化微马达的出现和发展给微纳机器的发展带来了重大的突破，给人造微纳机器系统在生物医药等领域的实际应用带来了巨大的希望。这种催化微纳马达，模仿天然分子马达，以过氧化氢溶液为燃料，利用原位的催化反应将化学能转化为机械能，在液体中实现自驱动。
而相比于合成分子马达，催化微纳马达具有合成和制备简单、大小可控、运动速度极快、工作寿命长、环境要求较低、便于功能化和集成化的特点。而二级马达是将第二级马达封装负载在第一级马达中，在第一级马达运动过程中分解释放第二级马达，能够精确控制第一级马达的运动和第二级马达的释放；同时，能够保护第二级马达在运输过程中不受环境的影响。
发明内容
本发明目的在于提供一种气泡驱动的Janus微球-水凝胶二级马达，该马达为自携燃料式二级马达，采用Fe3+交联的物理水凝胶马达作为第一级马达，聚苯乙烯微球表面负载Pt催化剂形成Janus微马达作为第二级马达；在H2O2溶液环境中，Ag催化H2O2分解产生气泡，具有强大驱动力，驱动二级马达运动；同时，Fe3+交联的Janus微马达-水凝胶二级马达在H2O2环境中自分解释放出第二级马达，即Janus微马达，Janus微马达中Pt催化H2O2分解产生气泡，驱动Janus微马达运动。
该气泡驱动的Janus微球-水凝胶二级马达有较强的运动调控能力和环境适应性，初始速度达到20 mm/s，运动时间高达8 min，具有良好的应用前景。
本发明目的还在于提供所述的一种气泡驱动的Janus微球-水凝胶二级马达的制备方法，该方法利用溅射镀膜法将Pt催化剂负载在聚苯乙烯（PS）微球表面形成Janus微马达，基于水凝胶的原位聚合凝胶化和原位合成法，将Janus微马达封装在水凝胶基体中，采用浸泡法得到Fe3+物理交联的Janus微马达-水凝胶，且将Ag催化剂负载在Fe3+交联的Janus微马达-水凝胶基体表面，形成二级马达；该制备方法工艺简单，制备条件温和，设备要求低，适用于工业化生产。
本发明目的通过如下技术方案实现。
一种气泡驱动的Janus微球-水凝胶二级马达的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）取聚苯乙烯微球分散液分散在乙醇中，超声处理分散均匀后，用移液枪移取至玻璃基板上，自然条件下干燥，放入溅射镀膜仪中镀Pt薄层，形成Janus微马达，并通过在乙醇中超声取下玻璃板上的Janus微马达，干燥；
（2）取锂澡土并分散在去离子水中，搅拌分散均匀，得到锂澡土分散液；
（3）将水凝胶单体和Janus微马达加入锂澡土分散液中，搅拌使水凝胶单体溶解，并使Janus微马达均匀分散在水凝胶单体溶解的锂澡土分散液中，通氮气除氧；
（4）在步骤（3）最终得到的混合溶液中加入交联剂和引发剂，并搅拌混合均匀；
（5）将步骤（4）最终得到的混合溶液置于所需马达形状对应的模具中并密封，保温反应，得到Janus微马达-水凝胶，置于Fe3+溶液中浸泡后，再于去离子水中浸泡，得到Fe3+物理交联的Janus微马达-水凝胶；
（6）利用银氨溶液原位生成Ag的方法在步骤（5）得到的Fe3+物理交联的Janus微马达-水凝胶表面上负载上Ag催化剂，得到所述气泡驱动的Janus微球-水凝胶二级马达。
进一步地，步骤（1）中，所述聚苯乙烯微球分散液中，聚苯乙烯的质量分数为2.5-5%，聚苯乙烯微球的直径为2-2.9μm或者8-8.9μm。
进一步地，步骤（1）中，聚苯乙烯分散液分散在乙醇过程中，聚苯乙烯分散液相对于乙醇的体积分数为10-20%。
进一步地，步骤（1）中，所述超声的时间为10-20min。
进一步地，步骤（1）中，所述自然条件下干燥的时间为2-4h。
进一步地，步骤（1）中，溅射镀膜仪中镀Pt薄层的时间为60~240s。
进一步地，步骤（2）中，所述锂澡土作为水凝胶的物理交联点，锂澡土相对于去离子水的质量分数为0.5%~2%。
进一步地，步骤（2）中，所述搅拌分散的时间至少30min。
进一步地，步骤（3）中，所述水凝胶单体为双组份水溶性的单体，一类单体为带有双键、羧酸基团的酸类单体，另一类单体为带有酰胺基团的酰胺类单体，通过原位聚合法均可得到水凝胶。
进一步地，步骤（3）中，所述水凝胶单体为酸类单体和酰胺类单体的组合，酸类单体包括甲基丙烯酸或丙烯酸，酰胺类单体包括丙烯酰胺或异丙基丙烯酰胺。
更进一步地，步骤（3）中，所述酸类单体相对于酰胺类单体的摩尔分数为10~30%。
更进一步地，步骤（3）中，所述酸类单体相对于锂澡土分散液中的去离子水的质量分数为5~20%。
进一步地，步骤（3）中，所述Janus微马达相对于锂澡土分散液中的去离子水的质量分数为0.1%～1%。
进一步地，步骤（4）中，所述交联剂包括四甲基乙二胺或N,N,N',N'-四甲基乙二胺，交联剂相对于水凝胶单体的质量分数为0.5~3%。
进一步地，步骤（4）中，所述引发剂包括过硫酸钾，引发剂相对于水凝胶单体的质量分数为0.1~2%。
进一步地，步骤（5）中，所述保温反应是在35-50℃下反应10-20小时。
进一步地，步骤（5）中，所述Fe3+溶液包括FeCl3溶液或FeSO4溶液。
进一步地，步骤（5）中，所述Fe3+溶液中，Fe3+的浓度为0.05~1mol/L。
进一步地，步骤（5）中，在Fe3+溶液中浸泡的时间为1~4小时。
进一步地，步骤（5）中，在去离子水中浸泡的时间为12-24小时。
由上述任一项制备方法制得的一种气泡驱动的Janus微球-水凝胶二级马达，为自携燃料式二级马达，采用Fe3+交联的物理水凝胶马达作为第一级马达，聚苯乙烯微球表面负载Pt催化剂形成Janus微马达作为第二级马达。
在H2O2溶液环境中，Ag催化H2O2分解产生气泡，具有强大驱动力，驱动二级马达运动；同时，Fe3+交联的Janus微马达-水凝胶二级马达在H2O2环境中自分解释放出第二级马达，即Janus微马达，Janus微马达中Pt催化H2O2分解产生气泡，驱动Janus微马达运动，整个过程均在H2O2环境中实现。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
（1）本发明首次制备了催化驱动的二级马达，第二级马达封装在第一级马达中，第一级马达采用软质的水凝胶，能够保护第二级微马达，同时当第一级马达分解后能够释放第二级马达，这种二级马达相比于传统的微纳马达不仅驱动速度快而且驱动时间长，两级马达的运动是在相同的环境中实现的，即二级马达驱动、分解释放驱动第二级马达；
（2）本发明利用了水凝胶自身强大的封装能力，将Janus微马达引入到水凝胶中，最后将Ag催化剂负载在Janus微球-水凝胶基体表面，制造了Janus微球-水凝胶二级马达，制备的二级马达有较强的运动调控能力和环境适应性，初始速度达到20 mm/s，运动时间高达8 min，具有良好的应用前景；
（3）本发明采用软质的水凝胶马达（第一级）作为第二级马达的运输系统，不仅能够控制第二级马达的释放，而且对第二级马达具有保护作用。
（4）本发明采用简便并且低能耗的方式在Janus微马达-水凝胶基体表面负载驱动所需的Ag催化剂，高效的催化作用、低成本、较长的寿命使得Ag作为驱动催化剂具有更好的经济效益和工业化应用前景；
（5）本发明的二级马达为自携带燃料式的微型马达，相比于需要依赖于外部燃料才能驱动的化学催化型微马达而言，拓宽了马达的应用范围；
（6）本发明制备方法工艺简单，制备条件温和，设备要求低，适用于工业化生产。
附图说明
图1为实施例1中制备的Janus微马达-水凝胶二级马达的扫描电镜图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此；其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
实施例1
（1）取0.15ml质量分数为2.5%、直径为8-8.9μm的PS微球分散液，将其分散在0.75ml乙醇中，超声处理10min，待PS微球在混合液中分散均匀后，用移液枪取量取分散液分散在玻璃基板上，自然条件下干燥2h，将玻璃板放入溅射镀膜仪中镀180s的Pt薄层，形成Janus微马达；用乙醇、超声的方法取下玻璃板上的Janus微马达，并干燥；
（2）取25mg锂澡土，分散在5ml去离子水中，搅拌处理30min，得到均匀分散的锂澡土分散液；
（3）分别取1065mg的丙烯酰胺、0.15ml的丙烯酸单体、5mg的Janus微马达，加入步骤（2）所得到的分散液中，搅拌使得单体溶解，Janus微马达均匀分散在混合液中，通氮气除氧；
（4）取10mg的四甲基乙二胺以及5mg的过硫酸钾加入步骤（3）所得到的混合液中，在搅拌作用下混合均匀；
（5）将步骤（4）得到的混合液置于内径为3 mm、长度为150 mm的试管中并密封，置于35℃下反应16小时，反应完毕后取出试管内的Janus微马达-水凝胶，将其放置在浓度为0.06mol/l的FeCl3溶液中浸泡3小时，然后取出将其放置在去离子水中浸泡24h，得到Fe3+物理交联的Janus微马达-水凝胶；
（6）取1ml质量分数2%的硝酸银、滴加质量分数为2%的氨水使其沉淀完全溶解配置银氨溶液，滴加0.5ml质量分数为40%的葡萄糖溶液，利用银氨溶液原位生成Ag的方法在步骤（5）得到的截取长度为1cm的一段Fe3+物理交联的Janus微马达-水凝胶表面上负载上Ag催化剂，得到这种金属催化生成气泡快速驱动的Janus微球-水凝胶二级马达。
制备的Janus微马达-水凝胶二级马达的扫描电镜图如图1所示，由图1可知Janus微马达能够被封装在水凝胶基体中，这实现了Janus微马达-水凝胶二级马达的制备。
制备的Ag催化生成气泡快速驱动的Janus微球-水凝胶二级马达的驱动过程、第一级马达分解释放第二级马达、第二级马达的驱动过程是在H2O2环境中实现的，有较强的运动调控能力和环境适应性，初始速度达到20 mm/s，运动时间高达8 min。
实施例2
（1）取0.15ml质量分数为2.5%、直径为8-8.9μm的PS微球分散液，将其分散在1.5ml乙醇中，超声处理10分钟，待PS微球在混合液中分散均匀后，用移液枪取量取分散液分散在玻璃基板上，自然条件下干燥2h，将玻璃板放入溅射镀膜仪中镀120s的Pt薄层，形成Janus微马达；用乙醇、超声的方法取下玻璃板上的Janus微马达，并干燥；
（2）取50mg锂澡土，分散在5ml去离子水中，搅拌处理30min，得到均匀分散的锂澡土分散液；
（3）分别取1065mg的丙烯酰胺、0.15ml的丙烯酸单体、10mg的Janus微马达，加入步骤（2）所得到的分散液中，搅拌使得单体溶解，Janus微马达均匀分散在混合液中，通氮气除氧；
（4）取15mg的四甲基乙二胺以及5mg的过硫酸钾加入步骤（3）所得到的混合液中，在搅拌作用下混合均匀；
（5）将步骤（4）得到的混合液置于内径为3 mm、长度为150 mm的试管中并密封，置于35 ℃下反应20小时，反应完毕后取出试管内的Janus微马达-水凝胶，将其放置在浓度为0.06mol/l的FeCl3溶液中浸泡3小时，然后取出将其放置在去离子水中浸泡24h，得到Fe3+物理交联的Janus微马达-水凝胶；
（6）取1ml质量分数2%的硝酸银、滴加质量分数为2%的氨水使其沉淀完全溶解配置银氨溶液，滴加0.5ml质量分数为40%的葡萄糖溶液，利用银氨溶液原位生成Ag的方法在步骤（5）得到的截取长度为6mm 的一段Fe3+物理交联的Janus微马达-水凝胶表面上负载上Ag催化剂，得到这种金属催化生成气泡快速驱动的Janus微球-水凝胶二级马达。
制备的Janus微马达-水凝胶二级马达的扫描电镜图参见图1所示，Janus微马达能够被封装在水凝胶基体中，实现了Janus微马达-水凝胶二级马达的制备。
制备的Ag催化生成气泡快速驱动的Janus微球-水凝胶二级马达的驱动过程、第一级马达分解释放第二级马达、第二级马达的驱动过程是在H2O2环境中实现的，有较强的运动调控能力和环境适应性，初始速度达到20 mm/s，运动时间高达8 min。
实施例3
（1）取0.075ml质量分数为4%、直径为2-2.9μm的PS微球分散液，将其分散在0.75ml乙醇中，超声处理15分钟，待PS微球在混合液中分散均匀后，用移液枪取量取分散液分散在玻璃基板上，自然条件下干燥3h，将玻璃板放入溅射镀膜仪中镀180s的Pt薄层，形成Janus微马达；用乙醇、超声的方法取下玻璃板上的Janus微马达，并干燥；
（2）取25mg锂澡土，分散在5ml去离子水中，搅拌处理30min，得到均匀分散的锂澡土分散液；
（3）分别取1065mg的丙烯酰胺、0.15ml的丙烯酸单体、5mg的Janus微马达，加入步骤（2）所得到的分散液中，搅拌使得单体溶解， Janus微马达均匀分散在混合液中，通氮气除氧；
（4）取15mg的四甲基乙二胺以及5mg的过硫酸钾加入步骤（3）所得到的混合液中，在搅拌作用下混合均匀；
（5）将步骤（4）得到的混合液置于内径为3 mm、长度为150 mm的试管中并密封，置于45℃下反应12小时，反应完毕后取出试管内的Janus微马达-水凝胶，将其放置在浓度为0.06mol/l的FeCl3溶液中浸泡4小时，然后取出将其放置在去离子水中浸泡12h，得到Fe3+物理交联的Janus微马达-水凝胶；
（6）取1ml质量分数2%的硝酸银、滴加质量分数为2%的氨水使其沉淀完全溶解配置银氨溶液，滴加0.5ml质量分数为40%的葡萄糖溶液，利用银氨溶液原位生成Ag的方法在步骤（5）得到的截取长度为1cm 的一段Fe3+物理交联的Janus微马达-水凝胶表面上负载上Ag催化剂，得到这种金属催化生成气泡快速驱动的Janus微球-水凝胶二级马达。
制备的Janus微马达-水凝胶二级马达的扫描电镜图参见图1所示，Janus微马达能够被封装在水凝胶基体中，实现了Janus微马达-水凝胶二级马达的制备。
制备的Ag催化生成气泡快速驱动的Janus微球-水凝胶二级马达的驱动过程、第一级马达分解释放第二级马达、第二级马达的驱动过程是在H2O2环境中实现的，有较强的运动调控能力和环境适应性，初始速度达到20 mm/s，运动时间高达8 min。
实施例4
（1）取0.15ml质量分数为2.5%、直径为8-8.9um的PS微球分散液，将其分散在0.75ml乙醇中，超声处理20分钟，待PS微球在混合液中分散均匀后，用移液枪取量取分散液分散在玻璃基板上，自然条件下干燥4h，将玻璃板放入溅射镀膜仪中镀180s的Pt薄层，形成Janus微马达；用乙醇、超声的方法取下玻璃板上的Janus微马达，并干燥；
（2）取25mg锂澡土，分散在5ml去离子水中，搅拌处理30min，得到均匀分散的锂澡土分散液；
（3）分别取1065mg的异丙基丙烯酰胺、0.15ml的甲基丙烯酸单体、10mg的Janus微马达，加入步骤（2）所得到的分散液中，搅拌使得单体溶解， Janus微马达均匀分散在混合液中，通氮气除氧；
（4）取15mg的N,N,N',N'-四甲基乙二胺以及5mg的过硫酸钾加入步骤（3）所得到的混合液中，在搅拌作用下混合均匀；
（5）将步骤（4）得到的混合液置于内径为3 mm、长度为150 mm的试管中并密封，置于35 ℃下反应20小时，反应完毕后取出试管内的Janus微马达-水凝胶，将其放置在浓度为0.08mol/l 的FeSO4溶液中浸泡4小时，然后取出将其放置在去离子水中浸泡12h，得到Fe3+物理交联的Janus微马达-水凝胶；
（6）取1ml质量分数2%的硝酸银、滴加质量分数为2%的氨水使其沉淀完全溶解配置银氨溶液，滴加0.5ml质量分数为40%的葡萄糖溶液，利用银氨溶液原位生成Ag的方法在步骤（5）得到的截取长度为1cm 的一段Fe3+物理交联的Janus微马达-水凝胶表面上负载上Ag催化剂，得到这种金属催化生成气泡快速驱动的Janus微球-水凝胶二级马达。
制备的Janus微马达-水凝胶二级马达的扫描电镜图参见图1所示，Janus微马达能够被封装在水凝胶基体中，实现了Janus微马达-水凝胶二级马达的制备。
制备的Ag催化生成气泡快速驱动的Janus微球-水凝胶二级马达的驱动过程、第一级马达分解释放第二级马达、第二级马达的驱动过程是在H2O2环境中实现的，有较强的运动调控能力和环境适应性，初始速度达到20 mm/s，运动时间高达8 min。
实施例5
（1）取0.15ml质量分数为5%、直径为2-2.9um的PS微球分散液，将其分散在1.5ml乙醇中，超声处理10分钟，待PS微球在混合液中分散均匀后，用移液枪取量取分散液分散在玻璃基板上，自然条件下干燥2h，将玻璃板放入溅射镀膜仪中镀60s的Pt薄层，形成Janus微马达；用乙醇、超声的方法取下玻璃板上的Janus微马达，并干燥；
（2）取50mg锂澡土，分散在5ml去离子水中，搅拌处理30min，得到均匀分散的锂澡土分散液；
（3）分别取1065mg的异丙基丙烯酰胺、0.15ml的甲基丙烯酸单体、10mg的Janus微马达，加入步骤（2）所得到的分散液中，搅拌使得单体溶解， Janus微马达均匀分散在混合液中，通氮气除氧；
（4）取10mg的N,N,N',N'-四甲基乙二胺以及5mg的过硫酸钾加入步骤（3）所得到的混合液中，在搅拌作用下混合均匀；
（5）将步骤（4）得到的混合液置于内径为3 mm、长度为150 mm的试管中并密封，置于35 ℃下反应16小时，反应完毕后取出试管内的Janus微马达-水凝胶，将其放置在浓度为0.06mol/l 的FeSO4溶液中浸泡4小时，然后取出将其放置在去离子水中浸泡24h，得到Fe3+物理交联的Janus微马达-水凝胶；
（6）取1ml质量分数2%的硝酸银、滴加质量分数为2%的氨水使其沉淀完全溶解配置银氨溶液，滴加0.5ml质量分数为40%的葡萄糖溶液，利用银氨溶液原位生成Ag的方法在步骤（5）得到的截取长度为6mm 的一段Fe3+物理交联的Janus微马达-水凝胶表面上负载上Ag催化剂，得到这种金属催化生成气泡快速驱动的Janus微球-水凝胶二级马达。
制备的Janus微马达-水凝胶二级马达的扫描电镜图参见图1所示，Janus微马达能够被封装在水凝胶基体中，实现了Janus微马达-水凝胶二级马达的制备。
制备的Ag催化生成气泡快速驱动的Janus微球-水凝胶二级马达的驱动过程、第一级马达分解释放第二级马达、第二级马达的驱动过程是在H2O2环境中实现的，有较强的运动调控能力和环境适应性，初始速度达到20 mm/s，运动时间高达8 min。
实施例6
（1）取0.075ml质量分数为5%、直径为2-2.9μm的PS微球分散液，将其分散在0.75ml乙醇中，超声处理10分钟，待PS微球在混合液中分散均匀后，用移液枪取量取分散液分散在玻璃基板上，自然条件下干燥2h，将玻璃板放入溅射镀膜仪中镀60s的Pt薄层，形成Janus微马达；用乙醇、超声的方法取下玻璃板上的Janus微马达，并干燥；
（2）取25mg锂澡土，分散在5ml去离子水中，搅拌处理30min，得到均匀分散的锂澡土分散液；
（3）分别取1065mg的异丙基丙烯酰胺、0.15ml的甲基丙烯酸单体、10mg的Janus微马达，加入步骤（2）所得到的分散液中，搅拌使得单体溶解， Janus微马达均匀分散在混合液中，通氮气除氧；
（4）取10mg的四甲基乙二胺以及5mg的过硫酸钾加入步骤（3）所得到的混合液中，在搅拌作用下混合均匀；
（5）将步骤（4）得到的混合液置于内径为3 mm、长度为150 mm的试管中并密封，置于50℃下反应16小时，反应完毕后取出试管内的Janus微马达-水凝胶，将其放置在浓度为0.05mol/l 的FeSO4溶液中浸泡4小时，然后取出将其放置在去离子水中浸泡24h，得到Fe3+物理交联的Janus微马达-水凝胶；
（6）取1ml质量分数2%的硝酸银、滴加质量分数为2%的氨水使其沉淀完全溶解配置银氨溶液，滴加0.5ml质量分数为40%的葡萄糖溶液，利用银氨溶液原位生成Ag的方法在步骤（5）得到的截取长度为1cm 的一段Fe3+物理交联的Janus微马达-水凝胶表面上负载上Ag催化剂，得到这种金属催化生成气泡快速驱动的Janus微球-水凝胶二级马达。
制备的Janus微马达-水凝胶二级马达的扫描电镜图参见图1所示，Janus微马达能够被封装在水凝胶基体中，实现了Janus微马达-水凝胶二级马达的制备。
制备的Ag催化生成气泡快速驱动的Janus微球-水凝胶二级马达的驱动过程、第一级马达分解释放第二级马达、第二级马达的驱动过程是在H2O2环境中实现的，有较强的运动调控能力和环境适应性，初始速度达到20 mm/s，运动时间高达8 min。
Claims (10)
1.一种气泡驱动的Janus微球-水凝胶二级马达的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）取聚苯乙烯微球分散液分散在乙醇中，超声处理分散均匀后，用移液枪移取至玻璃基板上，自然条件下干燥，放入溅射镀膜仪中镀Pt薄层，形成Janus微马达，并通过在乙醇中超声取下玻璃板上的Janus微马达，干燥；
（2）取锂藻土并分散在去离子水中，搅拌分散均匀，得到锂藻土分散液；
（3）将水凝胶单体和Janus微马达加入锂藻土分散液中，搅拌使水凝胶单体溶解，并使Janus微马达均匀分散在水凝胶单体溶解的锂藻土分散液中，通氮气除氧；
（4）在步骤（3）最终得到的混合溶液中加入交联剂和引发剂，并搅拌混合均匀；
（5）将步骤（4）最终得到的混合溶液置于所需马达形状对应的模具中并密封，保温反应，得到Janus微马达-水凝胶，置于Fe3+溶液中浸泡后，再于去离子水中浸泡，得到Fe3+物理交联的Janus微马达-水凝胶；
（6）利用银氨溶液原位生成Ag的方法在步骤（5）得到的Fe3+物理交联的Janus微马达-水凝胶表面上负载上Ag催化剂，得到所述气泡驱动的Janus微球-水凝胶二级马达。
2.根据权利要求1所述的一种气泡驱动的Janus微球-水凝胶二级马达的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述超声处理的时间为10-20min。
3.根据权利要求1所述的一种气泡驱动的Janus微球-水凝胶二级马达的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述聚苯乙烯微球分散液中，聚苯乙烯的质量分数为2.5-5%，聚苯乙烯微球的直径为2-2.9μm或者8-8.9μm。
4.根据权利要求1所述的一种气泡驱动的Janus微球-水凝胶二级马达的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述自然条件下干燥的时间为2-4h；溅射镀膜仪中镀Pt薄层的时间为60~240s；聚苯乙烯分散液分散在乙醇过程中，聚苯乙烯分散液相对于乙醇的体积分数为10~20%。
5.根据权利要求1所述的一种气泡驱动的Janus微球-水凝胶二级马达的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述锂藻土作为水凝胶的物理交联点，锂藻土相对于去离子水的质量分数为0.5%~2%；所述搅拌分散的时间至少30min。
6.根据权利要求1所述的一种气泡驱动的Janus微球-水凝胶二级马达的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述水凝胶单体为双组份水溶性的单体，一类单体为带有双键、羧酸基团的酸类单体，另一类单体为带有酰胺基团的酰胺类单体，通过原位聚合法均可得到水凝胶；所述水凝胶单体为酸类单体和酰胺类单体的组合，酸类单体包括甲基丙烯酸或丙烯酸，酰胺类单体包括丙烯酰胺或异丙基丙烯酰胺；所述酸类单体相对于酰胺类单体的摩尔分数为10~30%；所述酸类单体相对于锂藻土分散液中的去离子水的质量分数为5~20%。
7.根据权利要求1所述的一种气泡驱动的Janus微球-水凝胶二级马达的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述Janus微马达相对于锂藻土分散液中的去离子水的质量分数为0.1%～1%。
8.根据权利要求1所述的一种气泡驱动的Janus微球-水凝胶二级马达的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，所述交联剂包括四甲基乙二胺，交联剂相对于水凝胶单体的质量分数为0.5~3%；所述引发剂包括过硫酸钾，引发剂相对于水凝胶单体的质量分数为0.1~2%。
9.根据权利要求1所述的一种气泡驱动的Janus微球-水凝胶二级马达的制备方法，其特征在于，步骤（5）中，所述保温反应是在35-50℃下反应10~20小时；所述Fe3+溶液包括FeCl3溶液或Fe2(SO4)3溶液；所述Fe3+溶液中的Fe3+的浓度为0.05~1mol/L；在Fe3+溶液中浸泡的时间为1~4小时；在去离子水中浸泡的时间为12-24h。
10.由权利要求1~9任一项所述制备方法制得的一种气泡驱动的Janus微球-水凝胶二级马达，其特征在于，为自携燃料式二级马达，采用Fe3+交联的物理水凝胶马达作为第一级马达，聚苯乙烯微球表面负载Pt催化剂形成Janus微马达作为第二级马达；在H2O2溶液环境中，Ag催化H2O2分解产生气泡，驱动二级马达运动；同时，Fe3+交联的Janus微马达-水凝胶二级马达在H2O2环境中自分解释放出第二级马达，即Janus微马达，Janus微马达中Pt催化H2O2分解产生气泡，驱动Janus微马达运动。
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