專利名稱：一種人造微管的制備方法及其做為微馬達(dá)的應(yīng)用的制作方法
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O. 2mm 5. Omm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鉬或銀微米粒子、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I所示，其中I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。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。
圖I是本發(fā)明的人造管狀微馬達(dá)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中I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。
具體實施例方式具體實施方式
一本實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O. 2mm 5. Omm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。本實施方式利用具有催化過氧化氫分解氧氣的鉬或銀微米粒子、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。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中的金屬催化粒子為粒徑為3nm IOOnm鉬粒子、粒徑為3nm IOOnm銀粒子、或者以鉬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 IOOnm的微粒。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一或二不同的是步驟二中玻璃管的管徑為O. 5mm 2. 0mm。其它與具體實施方式
一或二相同。本實施方式的玻璃管是用拉制的方法制備的。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
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。其它與具體實施方式
一至三之一相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一至四之一不同的是本實施方式的人造微管的制備方法按以下步驟進(jìn)行一、先將200 500mL濃度為O. 2 60mmol/L的氯鉬酸煮沸，再加入10 IOOmL濃度為O. 05% 3%的檸檬酸鈉，繼續(xù)煮沸10 90min，然后冷卻至室溫，用離子交換層析脫鹽，得到鉬納米粒子；二、組裝微管的骨架a、以管徑為O. 2mm 5. Omm的玻璃管作為模板，依次用去離子水、丙酮和和異丙醇清洗，再用氮氣吹干，得到潔凈的模板；b、將模板先投入到濃度為O. I 5mg/mL的聚烯丙基胺鹽酸鹽(PAH)中浸泡5小時，取出后用去離子水清洗干凈；接著將模板再投入到濃度為O. I 5mg/mL的聚(4-苯乙烯磺酸)銨鹽溶液中浸泡5小時，取出用去離子水清洗干凈，完成一次組裝；c、重復(fù)步驟b的組裝2 10次，得到了組裝在模板上的微管的骨架；三、鉬納米粒子的組裝d、以超純水為溶劑，將步驟一得到的鉬納米粒子配制成濃度為I 20mg/mL的溶液，得到鉬粒子溶液；e、將經(jīng)步驟二得到的組裝了微管的骨架的模板投入到濃度為O. I 5mg/mL的聚烯丙基胺鹽酸鹽中浸泡5小時，取出后用去離子水清洗干凈；然后再投入到步驟d制備的鉬溶液中浸泡2 4小時，再用去離子水清洗；f、重復(fù)步驟e的操作3 5次，完成了鉬納米粒子的組裝，得到人造微管。本實施方式步驟一中得到的鉬納米粒子的粒徑為3 60nm。本實施方式的方法以檸檬酸包覆的鉬納米粒子催化劑粒子，以聚電解質(zhì)為基本材料制備微管。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。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。在含有過氧化氫的溶液中，該人造微管中的檸檬酸包覆的鉬納米粒子催化過氧化氫產(chǎn)生氧氣作為動力，使人造微管向前游動，達(dá)到微管在含有過氧化氫的溶液中游動的目的。
具體實施方式
六具體實施方式
一至五之一制備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使用。 將人造微管放置入過氧化氫溶液中，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)而實現(xiàn)游動，游動方式可為直線或曲線方式游動。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
十不同的是過氧化氫溶液的質(zhì)量濃度為10% 30%。其它與具體實施方式
八相同。本發(fā)明用以下試驗驗證本發(fā)明的有益效果試驗一本試驗一的人造微管的制備方法按以下步驟進(jìn)行一、先將300mL濃度為50mmol/L的氯鉬酸煮沸，再加入60mL濃度為I %的檸檬酸鈉，繼續(xù)煮沸30min，然后冷卻至室溫，用離子交換層析脫鹽，得到鉬納米粒子；二、組裝微管的骨架a、以管徑為O. 2mm O. 5mm的玻璃管作為模板，依次用去離子水、丙酮和和異丙醇清洗，再用氮氣吹干，得到潔凈的模板；b、將模板先投入到濃度為
O.I 5mg/mL的聚烯丙基胺鹽酸鹽(PAH)中浸泡5小時，取出后用去離子水清洗干凈；接著將模板再投入到濃度為O. I 5mg/mL的聚(4-苯乙烯磺酸)銨鹽溶液中浸泡5小時，取出用去離子水清洗干凈，完成一次組裝；c、重復(fù)步驟b的組裝2 10次，得到了組裝在模板上的微管骨架；三、鉬納米粒子的組裝d、以超純水為溶劑，將步驟一得到的鉬納米粒子配制成濃度為15mg/mL的溶液，得到鉬溶液；e、將經(jīng)步驟二得到的組裝了微管骨架的模板投入到濃度為2mg/mL的聚烯丙基胺鹽酸鹽(PAH)中浸泡5小時，取出后用去離子水清洗干凈；然后再投入到步驟d制備的鉬溶液中浸泡3小時，再用去離子水清洗；f、重復(fù)步驟e的操作5次，完成了鉬納米粒子的組裝，得到人造微管。本試驗一制備的人造微管做為微馬達(dá)的應(yīng)用，是將人造微管放入質(zhì)量濃度為30%的過氧化氫溶液中使用。將人造微管放置入過氧化氫溶液中，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)而實現(xiàn)游動，游動方式可為直線或曲線方式游動。人造微管在質(zhì)量濃度為30%的過氧化氫溶液中的照片如圖3所示，從圖3可以看出，人造微管通過鉬粒子微粒催化過氧化氫生成氧氣來為人造管狀納米馬達(dá)提供前進(jìn)的動力。
權(quán)利要求
1.一種人造微管的制備方法，其特征在于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. Omm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。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種人造微管的制備方法，其特征在于步驟一中的金屬催化粒子為粒徑為3nm IOOnm鉬粒子、粒徑為3nm IOOnm銀粒子、或者以鉬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 IOOnm的微粒。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種人造微管的制備方法，其特征在于步驟二中玻璃管的管徑為 CL 5mm 2. 0mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種人造微管的制備方法，其特征在于步驟二中的聚電解質(zhì)為聚(4-苯乙烯磺酸)銨鹽、殼聚糖或海藻酸鈉。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種人造微管的制備方法，其特征在于人造微管的制備方法按以下步驟進(jìn)行 一、先將200 500mL濃度為0.2 60mmol/L的氯鉬酸煮沸，再加入10 IOOmL濃度為0. 05 % 3 %的檸檬酸鈉，繼續(xù)煮沸10 90min，然后冷卻至室溫，用離子交換層析脫鹽，得到鉬納米粒子； 二、組裝微管的骨架a、以管徑為0.2mm 5. Omm的玻璃管作為模板,依次用去離子水、丙酮和和異丙醇清洗，再用氮氣吹干，得到潔凈的模板；b、將模板先投入到濃度為0. I 5mg/mL的聚烯丙基胺鹽酸鹽(PAH)中浸泡5小時，取出后用去離子水清洗干凈；接著將模板再投入到濃度為0. I 5mg/mL的聚(4-苯乙烯磺酸)銨鹽溶液中浸泡5小時，取出用去離子水清洗干凈，完成一次組裝；c、重復(fù)步驟b的組裝2 10次，得到了組裝在模板上的微管的骨架； 三、鉬納米粒子的組裝d、以超純水為溶劑，將步驟一得到的鉬納米粒子配制成濃度為I 20mg/mL的溶液，得到鉬粒子溶液；e、將經(jīng)步驟二得到的組裝了微管的骨架的模板投入到濃度為0. I 5mg/mL的聚烯丙基胺鹽酸鹽中浸泡5小時，取出后用去離子水清洗干凈；然后再投入到步驟d制備的鉬溶液中浸泡2 4小時，再用去離子水清洗；f 、重復(fù)步驟e的操作3 5次，完成了鉬納米粒子的組裝，得到人造微管。
6.如權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的人造微管做為微馬達(dá)的應(yīng)用，其特征在于將人造微管放入過氧化氫溶液中使用。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的人造微管做為微馬達(dá)的應(yīng)用，其特征在于過氧化氫溶液的質(zhì)量濃度為10% 30%。
全文摘要
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)明涉及人造微管的制備方法及其應(yīng)用。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。本方法一、制備金屬催化粒子；二、將聚電解質(zhì)層層組裝至模板的孔中；三、組裝金屬催化粒子，得到人造微米管。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，其通過催化過氧化氫產(chǎn)生氧氣，利用氣泡作為推動力，進(jìn)而實現(xiàn)馬達(dá)游動作用。本發(fā)明操作簡單，尺寸可控，成本低廉，而且一次合成數(shù)量多。本發(fā)明的人造微管可作為微馬達(dá)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中。
文檔編號F03H99/00GK102674242SQ20121000697
公開日2012年9月19日 申請日期2012年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月11日
發(fā)明者吳志光, 李薇薇, 賀強(qiáng) 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)