专利摘要

专利摘要

本发明提出了一种多级微纳马达的制备方法，提出了一种多级微纳马达的制备方法，制备了一种新型的负载磁场驱动型纳米马达的化学驱动型微米马达。该马达能先在化学场中运动并逐渐释放磁驱动纳米马达，所释放的纳米马达又能在磁场驱动下运动，来执行各自的目标任务。该发明能进一步准确的控制纳米马达的投放位置，使小马达在更精细的工作区域运行；同时能装载不同驱动方式的小马达，实现其在更多方面的应用价值。

权利要求

1.一种多级微纳马达的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，在氧化铝模板上用磁控溅射镀膜机溅射一层Ag，作为工作电极，然后用Pt电极和Ag/AgCl参比电极，搭成三电极体系，采用模板辅助电沉积法，分别电沉积Ag，Au，Pd/Cu，Pd/Cu合金的镀液包括30mM PdCl2，20mM CuCl2和0.1M HCl；

步骤二，用3-4μm的氧化铝抛光粉打磨掉Au层，将氧化铝模板溶解在3M NaOH溶液30min，以完全释放纳米线马达，然后离心洗涤将溶液洗成中性，接着将Ag牺牲层和Cu用浓硝酸刻蚀10min，得到Pd的螺旋纳米线马达；

步骤三，将得到的Pd的螺旋纳米线马达平铺在玻璃片上，用磁控溅射镀膜机溅射一层金属Ni，然后超声释放Pd/Ni的螺旋纳米线；

步骤四，用模板辅助电沉积法，首先在孔径为2μm的聚碳酸酯模板上用磁控溅射镀膜机溅射一层Au，电沉积PEDOT外层，其镀液包括8μL 3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)，0.075g硝酸钾(KNO3)，2.88g十二烷基磺酸钠(SDS)和10mL水；然后采用真空抽滤的方法，将Pd/Ni的螺旋纳米线抽进PEDOT外层的聚碳酸酯模板中；

步骤五，将含有Pd/Ni的螺旋纳米线的PEDOT聚碳酸酯模板再次搭成三电极体系，同样采用模板辅助电沉积法，电沉积金属Zn，其镀液包括80g L-1ZnSO4和20g L-1H3BO3，直到金属Zn完全长满2μm孔径的模板；

步骤六，将模板溶解在二氯甲烷溶液中10min，以完全释放马达，然后离心、洗涤，以得到PEDOT/Zn/Pd/Ni的全负载微米火箭；

步骤七，将PEDOT/Zn/Pd/Ni的全负载微米火箭置于含有0.3M HCl和1.7％曲通X-100的运行环境中，用倒置荧光显微镜观察马达的运动情况及释放纳米线小马达的情况，并观察纳米线小马达在磁场中的运动情况，然后用相应的软件检测全负载微米火箭的速度大小。

2.如权利要求1所述的一种多级微纳马达的制备方法，其特征在于，步骤一中所述电沉积法采用电化学工作站型号是CHI660E。

说明书

技术领域

本发明涉及微纳马达技术领域，尤其是涉及一种多级微纳马达的制备方法。

背景技术

微纳马达是一种能被多种能量(化学能、光能、声能、电能、磁能等)激活而发生运动(旋转、穿梭、聚集、扩散等)，且尺寸为微米或纳米级的微观器件。微纳马达的研究热潮逐渐渗透到化学、物理学、生物学、环境学、摩擦学、流体力学等多个学科,成为当今纳米科学研究领域中的热点。经过十余年的发展，微纳马达无论从运动性能、制备工艺，还是实际应用均取得了可观的进步。根据马达驱动的能量来源可分为由化学反应产生的化学能驱动型或外界物理能驱动型(光能、声能、磁能、电能)。化学能驱动型马达，顾名思义是一种通过化学反应提供能量的微纳马达，目前，通常以H2O2、HCl、N2H4、I2等为燃料报道较多；物理能量驱动型马达则是指通过外界物理场提供能量来驱动的微纳马达，如光驱动微纳马达、声驱动微纳马达、磁驱动微纳马达、电驱动微纳马达等。同时，马达的形态也发生了巨大的变化，呈现多样化发展。从最初的双金属纳米线，到现在的多金属纳米线、微米管、Janus球以及螺旋线等形态层出不穷，不同形态的马达可利用不同的能量来驱动自身。微纳马达作为可移动的微观器件，已经在物质运输、癌细胞捕捉与隔离、DNA检测、离子识别与鉴定、有机物降解、油污处理等方面体现出较好的应用价值。微纳马达是当前纳米技术研究领域的前沿热点，它的出现无疑为解决未来微观体系的实际问题提供了全新的思路。

已研究表明，通过将载有药物的纳米颗粒附着到微型马达的外表面上，马达可以通过预定义路径以高于常规布朗运动三个数量级的速度将治疗剂有效运载到目标位置。这些人工合成的微型器件除了对运动方向性的显著控制外，其他方面还处于早期阶段，其中探索微纳马达在生物医学方面的应用亟待实现。以可控和快速的方式运载货物是微纳马达的主要应用之一。然而，关键的挑战是如何设计，制造和优化具有适当功能的马达，以实现货物的有效运载和释放。预期可靠的运载工具能够携带大量货物以提高有效性(例如药物递送中的治疗功效)，同时递送不同类型的货物以用于多任务(例如用于克服耐药性的治疗或联合疗法)，以一种响应的方式释放有效货物(例如控制药物释放)，并在不再需要时释放自身。为了满足这些关键的多功能性要求，我们在本专利中采用模板辅助电沉积法，分别使用氧化铝(AAO)和聚碳酸酯(PC)两种模板，使用AAO模板，制备纳米线，然后采用刻蚀的方法，制备出螺旋的纳米线结构；使用PC模板，制备微米火箭。采用真空抽滤的方法，将螺旋的纳米线结构抽进微米火箭中，成功构建了一种新型化学驱动和磁场驱动的全负载的微米火箭，我们称此马达为二级马达，其具有运载、传送和释放的功能。

当前微纳马达的研究已经取得了很大的进展，已有的研究主要集中在颗粒、Janus球、纳米线、纳米片、螺旋线等形貌的微纳马达，这些单一形态的马达仍然面临运动效率不高、运载能力不足的问题。由于流体粘度过大，会使微纳马达的运动受到阻碍作用，马达的运动速度下降，且它们的运行环境单一，进而导致马达在执行特定的任务(如药物运载，物质检测，水处理，细菌与细胞捕获运输等)时的效率大幅降低，这大大限制了马达应用潜力。

发明内容

本发明提出了一种多级微纳马达的制备方法，该马达能先在化学场中运动并逐渐释放磁驱动纳米马达，所释放的纳米马达又能在磁场驱动下运动，来执行各自的目标任务。该发明能进一步准确的控制纳米马达的投放位置，使小马达在更精细的工作区域运行；同时能装载不同驱动方式的小马达，实现其在更多方面的应用价值。

本发明的技术方案是这样实现的：一种多级微纳马达的制备方法：

步骤一，在氧化铝模板上用磁控溅射镀膜机溅射一层Ag，作为工作电极，然后用Pt电极和Ag/AgCl参比电极，搭成三电极体系，采用模板辅助电沉积法，分别电沉积Ag，Au，Pd/Cu，Pd/Cu合金的镀液包括30mM PdCl2，20mM CuCl2和0.1M HCl；

步骤二，用3-4μm的氧化铝抛光粉打磨掉Au层，将氧化铝模板溶解在3M NaOH溶液中30min，以完全释放纳米线马达，然后离心洗涤将溶液洗成中性，接着将Ag牺牲层和Cu用浓硝酸刻蚀10min，得到Pd的螺旋纳米线马达；

步骤三，将得到的Pd的螺旋纳米线马达平铺在玻璃片上，用磁控溅射镀膜机溅射一层金属Ni，然后超声释放Pd/Ni的螺旋纳米线；

步骤四，用模板辅助电沉积法，首先在2μm的聚碳酸酯模板上用磁控溅射镀膜机溅射一层Au，电沉积PEDOT外层，其镀液包括8μL 3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)，0.075g硝酸钾(KNO3)，2.88g十二烷基磺酸钠(SDS)和10mL水；然后采用真空抽滤的方法，将Pd/Ni的螺旋纳米线抽进PEDOT外层的聚碳酸酯模板中；

步骤五，将含有Pd/Ni的螺旋纳米线的PEDOT聚碳酸酯模板再次搭成三电极体系，同样采用模板辅助电沉积法，电沉积金属Zn，其镀液包括80g L-1ZnSO4和20g L-1H3BO3，直到金属Zn完全长满2μm孔径的模板；

步骤六，将模板溶解在二氯甲烷溶液中10min，以完全释放马达，然后离心、洗涤，以得到PEDOT/Zn/Pd/Ni的全负载微米火箭；

步骤七，将PEDOT/Zn/Pd/Ni的全负载微米火箭置于含有0.3M HCl和1.7％曲通X-100的运行环境中，用倒置荧光显微镜观察马达的运动情况及释放纳米线小马达的情况，并观察纳米线小马达在磁场中的运动情况，然后用相应的软件检测全负载微米火箭的速度大小。

作为一种优选的技术方案，步骤一中所述电沉积法采用电化学工作站型号是CHI660E。

采用了上述技术方案，本发明的有益效果为：本发明多级微纳马达的制备方法，提出了一种由大马达运载小马达的模型，而且能精准的控制小马达的投放位置，以便小马达更高效的完成任务，为马达提供广泛的应用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明Pd/Cu纳米螺旋线具体实验流程图；

图2为本发明Pd螺旋线的SEM图；

图3为本发明多级微米火箭的制备流程图；

图4为本发明PEDOT/Zn/Pd/Ni二级马达的SEM图；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-4所示，一种多级微纳马达的制备方法，包括如下步骤：

步骤一，在氧化铝模板上用磁控离子镀膜机溅射一层Ag，作为工作电极，然后用Pt电极和Ag/AgCl参比电极，搭成三电极体系，使用电化学工作站，型号为CHI660E，采用模板辅助电沉积法，分别电沉积Ag，Au，Pd/Cu，其中Ag，Au的镀液直接购买商用的镀液，Pd/Cu合金的镀液包括30mM PdCl2，20mM CuCl2和0.1M HCl。图1中，a为电沉积一截Au；b为电沉积Pd/Cu合金；c为溶解掉模板，释放Pd/Cu纳米线；d为刻蚀掉Ag和Cu；e为溅射一层Ni。

步骤二，用3-4μm的氧化铝抛光粉打磨掉Au层，将氧化铝模板上溶解在3M的NaOH溶液30min，以完全释放纳米线马达，然后离心洗涤将溶液洗成中性，接着将Ag牺牲层和Cu用浓硝酸刻蚀10min，得到Pd的螺旋纳米线马达；

步骤三，将得到的Pd的螺旋纳米线马达平铺在玻璃片上，用磁控离子镀膜机溅射一层金属Ni，然后超声释放Pd/Ni的螺旋纳米线；

步骤四，用模板辅助电沉积法，首先在2μm的聚碳酸酯模板上用磁控离子镀膜机溅射一层Au，作为工作电极，然后用Pt电极和Ag/AgCl参比电极，搭成三电极体系，电沉积PEDOT外层，其镀液包括8μL 3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)，0.075g硝酸钾(KNO3)，2.88g十二烷基磺酸钠(SDS)和10mL水；然后采用真空抽滤的方法，将Pd/Ni的螺旋纳米线抽进PEDOT外层的聚碳酸酯模板中；

步骤五，将含有Pd/Ni的螺旋纳米线的PEDOT聚碳酸酯模板再次搭成三电极体系，同样采用模板辅助电沉积法，电沉积金属Zn，其镀液包括80g L-1ZnSO4和20g L-1H3BO3(用硫酸调节pH为2.5)，直到金属Zn完全长满2μm孔径的模板；

步骤六，将模板溶解在二氯甲烷溶液中10min，以完全释放马达，然后离心、洗涤，以得到PEDOT/Zn/Pd/Ni的全负载微米火箭；

步骤七，将PEDOT/Zn/Pd/Ni的全负载微米火箭置于含有0.3M HCl和1.7％曲通X-100的运行环境中，用倒置荧光显微镜观察马达的运动情况及释放纳米线小马达的情况，并观察纳米线小马达在磁场中的运动情况，然后用相应的软件检测全负载微米火箭的速度大小。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

一种多级微纳马达的制备方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。