项目名称: 声场驱动的纳米马达的结构特征及操控技术研究

项目编号: No.51505222

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 机械、仪表工业

项目作者: 芦小龙

作者单位: 南京航空航天大学

项目金额: 21万元

中文摘要: 纳米尺度下实现作动功能的人造纳米马达在众多方面有着良好的应用前景,包括:癌症药物的定向供给;以细胞为对象的微尺度手术;纳米尺度的装配和加工等。与其他类型的人造纳米马达相比,声场驱动的纳米马达具有无电磁干扰、生物兼容性高、可控性能良好等特点。因此,本项目在压电作动器的设计及应用、多物理场耦合作用分析以及超声微纳操控的基础上,以实现纳米马达直线运动的精确控制为目标,拟提出一种声场驱动的纳米马达的结构优化选择方法和操控技术。利用基板型压电作动器在流体中建立声场,根据声学流驱动纳米物质运动的原理,合理选择颗粒的结构特征并调节压电作动器的激励信号,实现纳米颗粒直线运动的快速性、稳定性和可控性,使特定的纳米颗粒具备马达的基本作动功能。通过开展此项研究,有助于拓展纳米马达的应用场合和提高其使用寿命和作动能力,为进一步开展纳米马达驱动负载的研究和实现纳米组装、药物靶向供给等实际应用奠定基础。

中文关键词: 压电器件;精密驱动;纳操控;微声流;超声振动

英文摘要: Artificial nanomotors that can realize actuating function in nano scale have many brilliant applications, such as directed drug delivery, nanosurgery, assembling and manufacturing of nano particles, etc. To be specific, acoustic driving nanomotors have advantages of no electromagnetic interference, high biological compatibility and easy controlling performance. Thus, based on designation and application of piezoelectric actuators, multi-physics analyses and ultrasonic micro/nano manipulations, this project aims to propose a novel method of structure selection and manipulation of acoustic driving nanomotors in order to realize precise control of nanomotors’ linear motion. A plate type piezoelectric actuator is designed for generating acoustic field in a liquid drop. According to the working principle of nano particles movement driven by acoustic streaming, speedy, stable and controlled linear motions of nano particles can be obtained by reasonably selecting the particle size and adjusting the exciting signals of the piezoelectric actuator. And consequently those special nanoparticles owning the motor’s basic working ability can be used for driving loads. This investigation will expand working conditions of nanomotors as well as improving the lifetime and working performance. And it also lays the foundation of the load-driving research in nano scale and future applications of nano assembling and directed drug delivery.

英文关键词: piezoelectric device;pricision driving;nano manipulation;micro acoustic streaming;ultrasonic vibration

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