微纳米机器人是在微米、纳米尺度,利用外部物理场或化学场实现运动的功能性器件。微纳米机器人可以在液体介质中执行复杂的任务。目前已经在药物输送,污水处理,活体检测等多个领域得到应用。近些年微纳米机器人吸引了越来越多的关注,但是也面临着驱动燃料有毒、运动方向难以控制、运动效率不高等挑战。本课题研究对象是由可见光驱动的BiVO₄/Metal半边结构的微纳米机器人,探究了微纳米机器人的制备和运动规律,以及在不同条件下的运动性能等。本研究主要分为以下两个部分。第一部分是BiVO₄/Metal Janus微纳米机器人的制备。在光驱动的微纳米机器人制备中,需要构建非对称的几何结构。在BiVO₄微球的合成制备过程中,通过多参数设计和对照试验,得到了合成微球的优化参数。当溶液的p H为4.6,反应物Bi/V比例为1:1时,可以得到尺寸均一、形貌良好、晶型结构稳定的微球。通过对比简单的水热法和低温共沉淀两种方法后,发现水热法合成的微球尺寸比低温共沉淀得到的尺寸更大。用电子束真空蒸镀的方法,在微球的半边镀上一层金属,可以形成半边的Janus非对称结构。借助光催化降解亚甲基蓝实验,证实了具有金属镀层的BiVO₄微球的光催化效率比纯BiVO₄的效率更高。第二部分是关于可见光驱动的BiVO₄/Metal Janus微纳米机器人运动规律的研究。驱动的原理是光催化反应产生的光生质子的流动推动微纳机器人的运动。通过调控光照的开关,研究中成功实现了BiVO₄/Pt Janus微纳米机器人的动停式运动。实验过程中,加入光照后,从随机的布朗运动转变成定向运动的光响应时间在2 s左右。这种可重复的光驱动控制对于集群化的微纳米机器人应用具有重要的意义。为了解决微纳机器人在驱动过程中对过氧化氢等有毒燃料过度依赖的困境,在试验了葡萄糖、尿素、纯水等多种溶液后发现,BiVO₄/Au Janus微纳机器人可以在浓度近似人体的葡萄糖和尿素溶液中实现较高速度的运动,这对于拓展微纳机器人的应用具有积极的意义。随着葡萄糖溶液浓度的上升,微纳机器人的运动速度随之提高,最高速度可以达到11.54μm/s。通过改变光照的方向,实现了微纳机器人的方向性运动,证实了具有明显的趋光性质。另外,还发现了BiVO₄/Au微纳米机器人在葡萄糖中存在光照后回撤的运动行为。进一步探究了微纳机器人不同镀层金属、不同尺寸对运动规律的影响。