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基于光诱导交流电渗流的碳纳米颗粒自动化装配技术
  • ISSN号:0023-074X
  • 期刊名称:Chinese Science Bulletin
  • 时间:2012.5.20
  • 页码:1270-1278
  • 分类:TP273[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室,沈阳110016, [2]中国科学院研究生院,北京100049
  • 相关基金:国家自然科学基金(61107043); 机器人学国家重点实验室自主课题(2009-Z02); 中国科学院与国家外国专家局创新团队国际合作伙伴计划资助
  • 相关项目:面向传感器阵列自动化装配的碳纳米管特性化分离方法研究
中文摘要:

碳纳米颗粒作为一种新颖的纳米材料,在生物医学、材料以及能源等领域都具有重要应用价值.提出一种基于光诱导交流电渗流的碳纳米颗粒自动化装配新方法.在分析了光诱导非均匀电场环境下碳纳米颗粒纳受力的基础上,建立了光诱导交流电渗流的滑移速度模型以及驱动交流电压频率模型,获得了其最优交流电压驱动频率为1kHz,并利用有限元仿真软件Comsol Multiphysics仿真分析了光诱导交流电渗流在整个装配空间的速度场分布.结合计算机视觉监控和数字投影系统,构建了基于光诱导交流电渗流的碳纳米颗粒自动化装配实验系统,进行了50nm碳颗粒的装配实验.实验结果证明,当交流电压峰值为3V,频率为1kHz时,在光诱导交流电渗流作用下,碳纳米颗粒自动地快速地富集于入射光斑的中心区域.同时,由该方法装配的碳纳米颗粒结构在高度方向上可达到1μm.结果证明,光诱导交流电渗流方法在纳米颗粒的操作与装配,以及三维纳米结构以及纳米传感器构建方面具有重要的应用前景.

英文摘要:

As a novel nano material with unique nanostructure and properties,carbon nanoparticles(CN Ps) show a great potential for biomedical material and energy applications.A new method of the automatic assembly of CNPs using light induced AC ele ctroosmotic(LI-ACEO) was proposed.Based on the theoretical analysis of CNPs in condition with a non-uniform electrical field,the theoretical model of the slip velocity and the frequency range of the pull-in AC voltage was established and derived with the optimal frequency of 1 kHz.Furthermore,the entire spatial distribution of the velocity caused by the LI-ACEO was simulated utilizing commercial finite element simulation software Comsol Multiphysics.Combing the computer vision surveillance and the digital projection systems,the automatic assembly of CNPs system utilizing the LI-ACEO method was constructed.Our experimental results of 50 nm CNPs prove that LI-ACEO is very effective for automatic assembly and accumulation of CNPs with a amplitude of 3 V and a frequency of 1 kHz.In addition,the height of the assembly of CNPs structure is ~1 μm.The technology based on the LI-ACEO also shows important applications for CNPs manipulation,assembly,3D CNPs nano stru cture and nano sensor building.

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期刊信息
  • 《科学通报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院
  • 主编:周光召
  • 地址:北京东黄城根北街16号
  • 邮编:100717
  • 邮箱:csb@scichina.org
  • 电话:010-64036120 64012686
  • 国际标准刊号:ISSN:0023-074X
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1784/N
  • 邮发代号:80-213
  • 获奖情况:
  • 首届国家期刊奖,中国期刊方阵“双高”期刊,第三届中国出版政府奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:81792