[发明专利]液态金属复合柔性纳米管的制备及其做为纳米马达的应用

说明书

本发明提供了一种液态金属复合柔性纳米管的制备及其做为纳米马达的应用。本发明要解决现有的合成微纳米马达的方法成本高，后处理麻烦，生物相容性底，实验可重复率底的问题。方法：一、制备磁性纳米粒子；二、将聚电解质层层组装到多孔模板中；三、组装磁性纳米粒子；四、将液态金属固定到多孔模板中；五、去除模板，得到液态金属复合柔性纳米管。将液态金属复合柔性纳米管作为微纳米马达置于流体中，并对其施加周期变化的磁场，液态金属复合柔性纳米管的柔性和不对称构型使液态金属复合柔性纳米管和流体介质进行相互作用，实现马达在长轴方向的净运动。本发明的制备的液态金属复合柔性纳米管在生物医学，仿生设计等领域有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种液态金属复合柔性纳米管的制备及其做为纳米马达的应用，属于纳米管的制备及纳米马达的应用技术领域。

背景技术

使用不同材料制造的微纳米尺度的马达是近年来纳米科学的热点领域，其制作材料决定了其不同的运动方式和机理。现有的纳米马达的合成方法有电化学沉积法，粒子束喷射法，水/溶剂热法等。但是电化学沉积法合成的微纳米管废液难以处理，成本较高，且生物相容性底；粒子束喷射法操作要求难度大，同时对模板的强度要求高，水/溶剂热法难以精确调控马达的成分组成，可重复率较低。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，即电化学沉积法合成的微纳米管废液难以处理，成本较高，且生物相容性底；粒子束喷射法操作要求难度大，同时对模板的强度要求高，水/溶剂热法难以精确调控马达的成分组成，可重复率较低的问题。进而提供一种液态金属复合柔性纳米管的制备及其做为纳米马达的应用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种液态金属复合柔性纳米管的制备方法，步骤如下，

步骤一、将0.1g～1.0g氯化亚铁和0.5g～2.0g氯化铁溶解于40ml～100ml去离子水中，加热至60℃～80℃并搅拌，再加入1ml～10ml氨水，继续加热30min～60min，用磁铁吸引粒子并清洗1～3次后加入2ml浓度为0.1～1g/ml的柠檬酸钠，并继续加热30min～200min，得到磁性纳米粒子；

步骤二、组装纳米管的主体骨架：a、以多孔阳极氧化铝、聚碳酸酯(PC)膜或多孔硅片为模板，将模板依次用异丙醇、丙酮和乙醇清洗去除模板表面污垢；b、将模板投入到浓度为0.1～5mg/mL的聚电解质中浸泡5小时；c、重复步骤b 2～10次，得到了组装在模板上的纳米管的主体骨架；

步骤三、磁性纳米粒子的组装：d、以去离子水为溶剂，将步骤一得到的磁性纳米粒子配制成浓度为0.1～5mg/mL的溶液；e、将经步骤二得到的组装了纳米管的骨架的模板投入到浓度为0.1～5mg/mL的聚烯丙基胺盐酸盐中浸泡5小时，取出后用去离子水清洗干净；然后再投入到步骤d制备的磁性粒子溶液中浸泡5小时，再用去离子水清洗；f、重复步骤e的操作3～5次，完成了磁性纳米粒子的组装；

步骤四、将经步骤三处理的模板置于液态金属镓表面，使用真空抽滤法处理1～2小时，并依次使用市售过氧化氢溶液和无水乙醇处理模板表面，得到液态金属复合的柔性纳米管；

步骤五、将经步骤四处理的模板浸入对应溶剂中去除模板，得到液态金属复合柔性纳米管。

一种液态金属复合柔性纳米管做为纳米马达的应用，将制备的液态金属复合的柔性纳米管放入水中，调节外加磁场的变化周期，变化角度和强度参数，调控马达在水中的运动方向和速率，水中的运动方式为摆动，并在长轴方向进行净位移。