【摘 要】
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基于马兰戈尼(Marangoni)效应的自驱动器件在诸多基础研究和应用领域具有重要意义。其中,大部分相应的研究都采用在界面释放表面活性物质的方式,用以在器件周围产生表面张力
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基于马兰戈尼(Marangoni)效应的自驱动器件在诸多基础研究和应用领域具有重要意义。其中,大部分相应的研究都采用在界面释放表面活性物质的方式,用以在器件周围产生表面张力梯度,从而推动器件运动,相应的体系得到了广泛关注和深入研究。其中,最为常见以及经典的就是肥皂船模型运动。然而,该领域面临着表面活性分子在界面上快速聚集,从而达到临界胶束浓度,进而使得器件周围的表面张力梯度消失,器件停止运动的重大挑战。为了解决这一问题,本论文中我们采用超分子组装策略,基于离子表面活性剂十二烷基硫酸钠与环糊精分子之间的超分子相互作用,将器件释放到溶液中的表面活性分子快速的从液面上消除,并通过对溶液中环糊精浓度的控制,最终从而实现了器件基于马兰戈尼效应下的持续运动。器件在释放表面活性剂进行马兰戈尼效应自推动的过程中,运动状态往往不可控,为此我们引入了 pH响应的表面活性分子十二烷酸。根据十二烷酸在酸性以及中性水溶液中没有表面活性性质,而在碱性溶液表现出表面活性分子的特点,实现了器件基于马兰戈尼效应下的pH响应转动,即酸性溶液中停止,碱性溶液中转动。而结合上一个实验的结论,在溶液中加入环糊精分子,实现环形器件基于马兰戈尼效应下的持续转动。将两者相结合,最终实现了环形器件基于马兰戈尼效应下的持续、开-停-开可控的转动,解决了器件在基于马兰戈尼效应运动过程中运动易于停止、状态不可控等问题。实验中,通过示踪观察以及对溶液表面张力的分析,我们从定性以及定量角度研究超分子自组装行为对器件持续性运动的影响,从而为推进自驱动智能器件的发展提供新思路和新方案。
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