文章编号：１００１－９７３１（２０２３）０４－０４０２０－０７磁场驱动用螺旋碳纳米线截断筛选及磁性修饰＊白学元１，叶子兴２，佟浩１，王陈梓１，李勇１，潘路军３（１．清华大学机械工程系／高端装备界面科学与技术全国重点实验室，北京１０００８４；２．中国医学科学院北京协和医院泌尿外科，北京１００７３０；３．大连理工大学物理学院，辽宁大连１１６０２４）摘要：为实现螺旋碳纳米线新型微纳米机器人磁场驱动运动，开展了螺旋碳纳米线截断、磁性修饰及磁场驱动运动研究。提出硝酸氧化－超声振动－滤纸过滤的长度截断筛选方法，实现了螺旋碳纳米线分散且可控截取长度２～８μｍ。实验对比研究了磁控溅射镍、化学镀镍、水热法生长Ｆｅ３Ｏ４纳米颗粒的磁性修饰方法。通过扫描电子显微镜、能量色散Ｘ射线谱分析等方法对修饰效果进行了评价，获得了具有较强磁性的螺旋碳纳米线。微流道液体中磁场驱动特性实验表明：磁控溅射修饰的螺旋碳纳米线可实现较为快速（３．３５μｍ／ｓ）的微纳米机器人运动特性，轨迹运动精度可控小于５μｍ。关键词：微纳米机器人；螺旋碳纳米线；截断筛选；磁性修饰；磁场驱动中图分类号：ＴＢ３３３；ＴＰ２４２文献标识码：ＡＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－９７３１．２０２３．０４．００４０引言螺旋碳纳米线（Ｈｅｌｉｃａｌｃａｒｂｏｎｎａｎｏｗｉｒｅ，ＨＣＮ）是一种可通过化学气相沉积法低成本批量化制备的碳纳米功能材料。由于其独特的螺旋形貌和多晶－非晶交织的内部结构，ＨＣＮ表现出优良的力、热、电、光等物理特性［１］，在制备吸波材料［２］、应变传感器［３］、柔性探针［４］等方面具有重要应用价值。受到大肠杆菌等微生物运动方式的启发，Ｐｅｒｃｅｌｌ［５］提出具有螺旋结构的物质可在低雷诺数液体环境中产生有效的位移，因此ＨＣＮ有望用于微纳米机器人的制备。已有研究表明螺旋结构微纳米机器人具有较好运动能力且可在磁场控制下实现轨迹运动［６－８］。尽管现有研究已制备出尺寸可控、较快运动速度的螺旋结构微纳米机器人，但是现有螺旋结构制备工艺过程较为复杂，对实验设备要求高，比如三维激光直写技术［９］、自卷曲法［１０］、掠射角沉积法［１１］、电模板沉积法［１２］、生物制备［１３］等，难以实现低成本、批量化制备的螺旋结构，而且制备得到的微纳米机器人常在数十微米。但从微纳米机器人生物医学应用前景来看，更小尺度结构机器人更易穿越...
