基于溶胀原理的螺旋形微型机器人制备方法的研究

发布时间：2024-02-19 16:49

　　螺旋形微型机器人在医学领域、细胞生物学和芯片实验室上有着巨大的应用潜力。在低雷诺数流体环境下,粘滞力将远远大于惯性力的作用,普通的往复式运动将不会引起位移(“扇贝”理论),这一结论是与直觉相悖的。受到自然界的启发,带有螺旋形鞭毛的细菌(如大肠杆菌)在该环境中展现出优越的游泳性能。因此,仿生螺旋形微型机器人的制备一直是近些年研究热点。本文提出了光刻-镀膜-湿法刻蚀三步法的制备方法,能高产量、低成本、可控化制备出螺旋形微型机器人。此外,进一步探索该制备方法中蕴含的实验原理,找到了光刻胶的溶胀作用导致了应力的产生,进而使得二维形状卷曲形成三维的螺旋形微结构。利用这一原理,通过改变二维模板的参数,对螺旋形微型机器人的几何形状实现了可控化制备。本论文采用旋转均匀磁场对螺旋形微型机器人进行了游泳性能表征,验证了运动速度与螺旋形微型机器人半径和体长的关系,运动速度与频率之间的线性关系,这些都是与目前已有的理论结果是相吻合的。在文末,还提出了反馈控制策略实现了螺旋形微型机器人沿着预定轨迹运动的控制。本文通过对螺旋形微型机器人制备方法和运动性能的研究,得到如下结论:第一,基于矩形模板的溶胀是各向同性的过...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1微型机器人微创医学应用概念[7]

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图1-2合成微纳机器人运动原理示意图

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图1-3合成微纳机器人示意图

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图1-4生物驱动的微纳机器人示意图

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本文编号：3903018