基于光热效应的光驱运动器件研究

发布时间：2025-06-27 05:03

　　本文研究了通过光热效应驱动器件在气/液界面和液体内部的运动。通过光热效应利用光源控制器件在液体表面的运动对液体的表面张力有着强烈的依赖性。在本文中,通过制备金纳米颗粒纸基复合膜制作的运动器件。在气/液界面上通过将光能转换为热能,并加热局部液体产生高温的蒸汽射流驱动器件自身的横向运动。该器件摆脱了器件运动在液体表面运动时对于表面张力的要求。我们研究了器件的不同运动行为和影响器件运动的多个因素。并进一步采用半封闭结构优化器件设计,减少了蒸汽的逸散,提高了器件的运动速度。另外,在液体内部垂直方向上的可光驱控运动机理探究较少,限制了器件的应用。为了实现器件在垂直方向上的光驱浮潜运动,我们通过模板溶解法制备了具有疏水表面和高效光热效应双重功能的器件。利用光照加热器件的疏水表面所附着的微小气泡。通过气泡的膨胀增加器件的浮力,使器件上浮。关闭光照后,气泡在周围水的冷却下收缩,浮力减小,器件下沉。通过光照实现了器件的浮潜运动控制,而且器件的运动高度可以通过调整光照改变。器件的在液体中的悬浮状态可以保持很好的稳定性。而且可以将器件浮潜运动的动能转化为电能,控制外部LED灯的点亮。通过光热效应的光驱运动器件...

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1光驱器件的装置示意图

（a）平行垂直的光束向下照射于微程中的动量改变[1]。schemeoflightdrivenmicro-device.(a)Microwarddirectedlightbeam.(b)Themomentumlightduringreflection[....

图1-2（a）圆柱状运动器件的有限元模拟，左部和右部为未变形和完全变形后的结果

运动器件的有限元模拟，左部和右部为未变形和完全别代表轴向收缩和径向膨胀。（b）实验系统的主要装置在时间和空间上的分布。显微物镜将动态光场投射到lementsimulationofacylindricaldevice,atrest(left)andheblue....

图1-4（a）不同器件在光照下的温度变化

第一章绪论效应，可以将入射的光能高效地转化为热能，由于器件的性和多孔硅壁具有一定的厚度，在多孔硅颗粒的内外界面度。热泳力的大小是与该部位的温度梯度成正比例的，意位产生的热泳力也较大。正是由于多孔硅内外壁产生的热器件定向运动。同时，他们还制备出不同形状的由热泳力圆锥形[5,6]....

图1-5激光驱动的VANT-PDMS器件在水表面的运动

上海交通大学硕士学位论文直碳纳米管阵列。在激光照射处，碳纳米管将光列周围的水加热。局部水的表面温度增加后，该件的另一端，水温仍然保持原来温度，水的表面了表面张力梯度。在该表面张力梯度的作用下，面张力较高的部分扩散，产生的相应的反作用力们进一步改变器件的形状，使用聚焦的太阳光作。但....

本文编号：4053854