CN108069389B - 一种磁控定向快速移动的微纳米机器人的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种磁控定向快速移动的微纳米机器人的制备方法，其制备包括以下步骤：模板表面清洗；模板与电极相连接：使用磁控溅射仪在导电层金属Cu薄片的两面以及两个模板PCT的各自的一面溅射一层纳米银，然后将获得的导电层金属Cu薄片和两个模板放在一个载玻片上，最下层为其中一个模板，中间为导电层金属Cu薄片，上层为另一个模板，调整位置使两个模板正对，然后压盖另一个载玻片，使三者紧密接触，放到高温箱中进行加热，使溅射的纳米银熔化能够粘连模板与导电层金属；一段时间后关闭高温箱，待样品冷却后取出；电化学沉积纳米线阵列；模板的去除；激光切割样品。

Description

一种磁控定向快速移动的微纳米机器人的制备方法
技术领域
本专利涉及纳米机器人制备领域，尤其涉及一种磁控定向快速移动的微纳米机器人。
背景技术
微纳米机器人指的是尺度在微纳米级别(几纳米至几百微米)的小型机器人，在生物医学、环境监测和处理等领域具有非常重要的潜在应用，如可用于微创外科手术、靶向治疗、细胞操作、重金属检测、污染物降解等。当物体尺寸降低到微纳米级别时，在流体中运动的微纳米机器人处于低雷诺数环境，在这种低雷诺数的液体环境中，微纳米机器人的运动很难实现，必须有源源不断的动力。磁场作为一种可以驱动并控制微纳米机器人的无线操控手段，具有获取简单、调试方便、能够无损穿透生物组织等特点，因此使用磁场快速高效地驱动纳米机器人这一问题一直受到国内外研究者的广泛关注。
发明内容
本发明提供一种在雷诺数低的液体环境中能够更高效、更快速的移动的磁控定向快速移动微纳米机器人的制备方法，技术方案如下：
一种磁控定向快速移动的微纳米机器人的制备方法，其制备包括以下步骤：
(1)模板表面清洗：在超声清洗仪中用乙醇溶液和稀H2SO4溶液分别对两个聚碳酸酯模板PCT和导电层金属Cu薄片进行清洗，去除表面杂物，然后置于高温干燥箱中进行干燥；
(2)模板与电极相连接：使用磁控溅射仪在步骤(1)获得的导电层金属Cu薄片的两面以及两个模板PCT的各自的一面溅射一层纳米银，然后将获得的导电层金属Cu薄片和两个模板放在一个载玻片上，最下层为其中一个模板，中间为导电层金属Cu薄片，上层为另一个模板，调整位置使两个模板正对，然后压盖另一个载玻片，使三者紧密接触，放到高温箱中进行加热，使溅射的纳米银熔化能够粘连模板与导电层金属；一段时间后关闭高温箱，待样品冷却后取出；
(3)电化学沉积纳米线阵列：将电解液加入电解槽中；采用Pt电极作为正负极，固定好正负极，使二者处于正对位置，将步骤(2)获得的样品的Cu导电层与负极相连，然后将电解槽至于超声波清洗仪中进行振荡，使PCT孔洞中的空气排出，并且让溶液充分浸湿PCT，超声处理后将电解槽转移到恒温水浴磁力搅拌器中，进行化学沉积过程；
(4)模板的去除：将步骤(3)沉积完成获得的样品置于二氯甲烷中，在超声波清洗仪中，溶解PCT模板，再用去离子水清洗三次，确保PCT被洗除；
(5)激光切割样品：将步骤(4)获得的样品用激光进行切割，得到磁控定向快速移动的微纳米机器人。
优选地，步骤(2)中溅射纳米银的厚度约为20nm，在高温箱中的加热过程，温度设定为100℃，使纳米银熔化达到粘连导电金属层和模板的效果。
与传统磁控纳米机器人相比，本发明的有益效果是：制备出的纳米机器人双侧有很多磁性纳米线，通过改变磁场的方向和大小即可控制纳米线的弯曲与摆动，从而驱使机器人在雷诺数低的液体环境中更高效、更快速的移动。
附图说明
图1为与阴极相连的电化学沉积样品结构示意图；
图2为双面电化学沉积反应生成的含有双面纳米Co阵列的器件；
图3为通过激光切割完成之后，最终制备出的纳米机器人模型图，在磁场的控制下通过纳米线的弯曲摆动实现整体的移动。
图中标号说明：ⅠPCT；Ⅱ纳米银；Ⅲ导电Cu薄片；1Co纳米线；2纳米银；3导电Cu薄片；B磁场强度
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明,本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例：
在超声清洗仪中用乙醇溶液和稀H2SO4溶液分别对PCT和导电层金属Cu薄片进行清洗10min，然后再用去离子水清洗3min，完成之后放在高温干燥箱中进行干燥，温度设定为100℃，干燥时间5min；在厚度为25μm厚的铜薄片双侧中心部分以及两个模板PCT的一侧溅射一层厚度为20nm的纳米银颗粒，然后将获得的导电层金属Cu薄片和两个模板放在载玻片上，最下层为其中一个模板，中间为导电层金属Cu薄片，上层为另一个模板，调整位置使两个模板正对，然后压盖另一个载玻片，使三者紧密接触，放到高温箱中进行加热，温度设置为100℃，保温时间5分钟；将CoSO4·7H2O、H3BO4和去离子水配制成400mL pH＝3的电解液；将配制好的电解液加入电解槽中；采用Pt电极作为正负极，固定好正负极，使二者处于正对位置，然后使上一步获得的样品与负极相连。将电解槽至于超声波清洗机中振荡5min。超声处理后将电解槽转移到恒温水浴磁力搅拌器中，水浴维持在26℃(室温)，电压设置为1.0V；待反应电流升高后停止电化学沉积过程；然后取出样品，在二氯甲烷中，在超声波清洗仪中振荡30min以溶解PCT模板，再用去离子水清洗三次；然后将获得的样品用激光进行切割为微纳米级别的样品，将切割完成后样品放在硅油中，在可变磁场的环境下，通过调节磁场的方向和大小即可控制所得微纳米机器人进行运动。

Claims (2)

1.一种磁控定向快速移动的微纳米机器人的制备方法，其制备包括以下步骤：
(1)模板表面清洗：在超声清洗仪中用乙醇溶液和稀H2SO4溶液分别对两个聚碳酸酯模板PCT和导电层金属Cu薄片进行清洗，去除表面杂物，之后干燥处理；
(2)模板与电极相连接：使用磁控溅射仪在步骤(1)获得的导电层金属Cu薄片的两面以及两个模板PCT的各自的一面溅射一层纳米银，然后将获得的导电层金属Cu薄片和两个模板放在一个载玻片上，最下层为其中一个模板，中间为导电层金属Cu薄片，上层为另一个模板，调整位置使两个模板正对，然后压盖另一个载玻片，使三者紧密接触，放到高温箱中进行加热，使溅射的纳米银熔化能够粘连模板与导电层金属；一段时间后关闭高温箱，待样品冷却后取出；
(3)电化学沉积纳米线阵列：将电解液加入电解槽中；采用Pt电极作为正负极，固定好正负极，使二者处于正对位置，将步骤(2)获得的样品的Cu导电层与负极相连，然后将电解槽置于超声波清洗仪中进行振荡，使PCT孔洞中的空气排出，并且让溶液充分浸湿PCT，超声处理后将电解槽转移到恒温水浴磁力搅拌器中，进行电化学沉积过程；
(4)模板的去除：将步骤(3)沉积完成获得的样品置于二氯甲烷中，在超声波清洗仪中，溶解PCT模板，再用去离子水清洗三次，确保PCT被洗除；
(5)激光切割样品：将步骤(4)获得的样品用激光进行切割，得到磁控定向快速移动的微纳米机器人。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中溅射纳米银的厚度约为20nm，在高温箱中的加热过程，温度设定为100℃，使纳米银熔化达到粘连导电金属层和模板的效果。
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