[发明专利]一种仿生磁性微纳米机器人制备方法

说明书

本发明涉及一种仿生磁性微纳米机器人制备方法，步骤如下：准备聚四氟乙烯基底、紫铜片和多孔聚碳酸酯模板；工作电极的制备；配制酸性电解液；多孔聚碳酸酯模板的孔洞润湿；钴纳米线及钴基底的制备；纳米线及钴基底的转移；移除紫铜片及洗除多孔聚碳酸酯模板；与聚四氟乙烯基底组合：在形成一侧的聚四氟乙烯基板与钴纳米线阵列后，另一侧的制备方式相同，构成基于聚四氟乙烯基板的双面钴纳米线阵列；经过切割，获得磁性微纳米机器人。

技术领域

该发明涉及微纳机器人领域，尤其涉及磁场驱动的磁性微米机器人领域。

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，在生物医学和环境保护等领域有非常重要的潜在应用，例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，因此受到国内外研究者的广泛关注，近年来发展迅速。

相比于传统的大型机器人，微纳米机器人的工作环境位于雷诺系数很低的环境中，物体可看作在一个非常粘滞、微小以及缓慢的环境中运动，粘滞力占主导作用，惯性力则可忽略不计。在这种条件下，若想驱动微纳米机器人，必须源源不断地为其提供动力。但由于其微小的尺寸，动力源如电池、发动机等很难装载在微纳米机器人中，因此，各种各样的微纳米机器人驱动方式被提出，包括自驱动(自电泳驱动、自扩散泳驱动、自热泳驱动、气泡驱动等方式)和外场驱动(磁场、声场和光驱动)。由于磁场驱动方式磁场强度较低，并且低频率磁场能够穿透生物组织且对生物体无害，成为微纳米机器人领域的最有前景的驱动方式之一。因此，如何制备在较低雷诺系数环境下，易于被外部磁场驱动和控制的微纳米机器人的成为了研究者们研究的重点。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以在低雷诺系数环境下易于被外部磁场驱动和控制的微纳米机器人，并给出此种机器人的制备方法。本发明的方案思路来源为对单细胞生物草履虫运动原理的研究。技术方案如下：

一种仿生磁性微纳米机器人制备方法，步骤如下：

(1)准备聚四氟乙烯基底、紫铜片和多孔聚碳酸酯模板；

(2)工作电极的制备：将适量的武德合金加热熔化后，在紫铜片上涂覆均匀，然后将多孔聚碳酸酯模板覆于武德合金上表面；利用环氧树脂胶涂覆紫铜片背面及侧面，保证钴离子只能在多孔聚碳酸酯模板孔洞中沉积；取一根导线，一端连接紫铜片背面，另一端连接电极夹；

(3)配制酸性电解液：电解液的组分包括：CoSO₄ 7H₂O与H₃BO₃，摩尔浓度范围分别为0.60-0.66M/L和0.62-0.68M/L，并将pH值调节到2.5-3.5；

(4)多孔聚碳酸酯模板的孔洞润湿：将工作电极置于电解液中，使所述电解液中的钴离子进入多孔聚碳酸酯模板孔洞之中；

(5)钴纳米线及钴基底的制备：将铂片对电极和工作电极置于电解液中，两电极连接至电源，通过监测沉积电流的变化情况得知钴纳米线的沉积情况，当钴纳米线已经溢出多孔聚碳酸酯模板孔洞开始沉积，并相互之间连接形成所述钴基底后，继续沉积直到钴基底厚度达到5微米后停止沉积；

(6)纳米线及钴基底的转移：将沉积完成后的钴纳米线及钴基底从电解液中取出，低温烘干后，将钴基底一侧涂覆少量导电银浆，将所述聚四氟乙烯基板置于导电银浆上方，在常温下放置使得钴基底与聚四氟乙烯基板连接牢固，获得中间组合结构；

(7)移除紫铜片及洗除多孔聚碳酸酯模板：对上述中间组合结构进行水浴70℃加热，直至覆有武德合金的紫铜片脱落，获得最终组合结构，将所述最终组合结构置于二氯甲烷溶液中，洗除多孔聚碳酸酯模板，获得所述钴纳米线、所述钴基底、所述导电银浆和所述聚四氟乙烯基板连为的一体结构，从而形成一侧的聚四氟乙烯基板与钴纳米线阵列；