具体实施方式

以下将结合实施例对本申请的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本申请的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本申请的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本申请的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本申请保护的范围。

下面详细描述本申请的实施例，描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本申请的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本申请中的具体含义。

本申请的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

参考图1，示出了本申请的一个实施例中的微纳米马达的结构，该微纳米马达包括微球110和光热材料层120，光热材料层120在微球110的表面不对称分布。通过这种不对称分布，微纳米马达在接受光照时，微球110表面的光热材料层120光热转换所产生的热量在不同位置存在不完全一致的分布，从而产生一定的温度梯度。在这种情况下下，由于索雷特效应(Soret effect)，微纳米马达会发生自热泳现象，其自热泳的速度与温度梯度有直接关系。在其中一些具体实施方式中，采用具有良好的光热效应的金(Au)作为光热材料层120的材料，提高自热泳效率。其它本领域人员所熟知的光热材料如Pb、CuS等也同样可以作为光热材料层的材料。在其中一些具体实施方式中，光热材料层120在微球110表面的不对称分布方式是在微球110的一侧分布，采用这种分布方式时，微纳米马达的制备过程更加简单。可以理解的是，其它任何在微球110表面不对称分布的方式同样能够带来热场的梯度分布并使微纳米马达产生自热泳。同样的，除微球外，其它如哑铃状、雪人状、棒状、饼状等不同形态的微纳米马达表面具有不对称分布的光热材料同样能够带来热场的不均一分布并使微纳米马达产生自热泳。

参考图2，示出了本申请的一个实施例中的液晶盒的结构，该液晶盒包括两侧的第一导电基板和第二导电基板。在第一导电基板和第二导电基板之间封装有主体液晶230。在其中一些具体实施方式中，第一导电基板包括第一导电层211和第一基板层212，第二导电基板包括第二导电层221和第二基板层222。第一导电基板和第二导电基板可以与电源240相连通，从而为封装在液晶盒中的主体液晶施加电压。参考图2的(a)和(b)，(a)为断电情况下的液晶盒，(b)为通电后的液晶盒，在主体液晶两侧没有电压时，其维持在大体上一个方向的取向。而当通电时，主体液晶两侧产生电压，使得主体液晶发生定向转动。

参考图3，本申请实施例提供一种微纳米马达的运动方法。该方法中包括以下步骤：如(a)所示，将微纳米马达分散于主体液晶230中；结合(a)和(b)，在向微纳米马达施加光照后，微球110表面的光热材料层120光热转换所产生的热量在不同位置存在不完全一致的分布，从而产生一定的温度梯度，进而使得微纳米马达会发生自热泳现象，而向某一方向运动；如(c)所示，在当微纳米马达运动到特定的位置时，利用电源240通过第一导电层211和第二导电层221向主体液晶230施加电压，改变主体液晶230的取向，并进而带动微纳米马达的转动，使得其周围的梯度热场发生变化，从而让微纳米马达的运动方向发生定向转动，如(c)和(d)所示，实现了微纳米马达在自热泳下的定向运动的精确控制。

在其中一些具体实施方式中，电源为交流电源，通过交流电源向主体液晶的两侧施加交流电压，利用合适强度的交流电不断改变主体液晶的偏转角度，实现对微纳米马达的精确定向运动控制。在其中一些具体实施方式中，主体液晶为任选的在电厂下定向转动的液晶材料。在其中一些具体的实施方式中，为了提高微纳米马达在主体液晶中的分散程度，减少其在主体液晶中运动的粘滞阻力，可以对微纳米马达进行一定程度的修饰。在其中一些优选的实施方式中，修饰的方式为硫醇修饰。在其中一些具体实施方式中，微纳米马达的直径在几纳米到几百微米之间不等，优选在10nm～100μm。在其中一些具体的实施方式中，微纳米马达的吸收峰在760nm～1400nm之间，因此通过近红外的光照进行定向运动。在其中一些优选的实施方式中，主体液晶为正性液晶。使用正性液晶作为主体液晶材料时，微纳米马达可以获得较好的分散性，因此可以不使用硫醇进行修饰。

本申请实施例还提供一种微纳米马达定向运动模型，该微纳米马达定向运动模型包括：液晶盒，液晶盒包括两个导电基板和主体液晶，主体液晶封装在两个导电基板之间，两个导电基板用于向主体液晶施加电压以改变主体液晶的取向；微纳米马达，微纳米马达分散在主体液晶中，并能够在光照刺激下发生自热泳。在向其中的微纳米马达施加光照后会产生自热泳现象。这种情况下，当微纳米马达在主体液晶中运动到需改变其运动方向的位置时，通过在主体液晶两侧施加电压改变主体液晶的取向方向，并在主体液晶转向的带动下，微纳米马达的运动方向发生偏转，以此来控制其在自热泳下的定向运动。在其中一些具体实施方式中，主体液晶为正向液晶。

以下结合具体实施例对本申请做进一步说明。

实施例1

本实施例提供一种微纳米马达，该微纳米马达的制备过程如下：

(1)取适量的直径为1μm的SiO₂微球溶液于离心管中，离心；

(2)加入适量乙醇，超声分散，得到SiO₂乙醇分散液；

(3)将分散好的SiO₂乙醇分散液平涂于玻片上，待乙醇挥发后，放置在离子体溅射仪中进行磁控溅射，靶材为Au，在SiO₂微球的一侧表面溅射形成Au层，溅射气压为2.0Pa，时间为3min；

(4)溅射完毕后，将玻片取出，超声即可得到Janus结构的Au-SiO₂微纳米马达。

该微纳米马达的结构如图1所示，包括微球110和溅射在微球110表面的光热材料层120，该实施例中光热材料层120为Au层。

本实施例还提供一种微纳米马达定向运动模型，该微纳米马达定向运动模型包括液晶盒，该液晶盒由两个导电基板和封装在两个导电基板之间的主体液晶组成，两个导电基板用于向主体液晶施加电压以改变主体液晶的取向。该液晶盒中还包括至少一个上述的微纳米马达，微纳米马达分散在主体液晶中，并能够在光照刺激下发生自热泳。

该微纳米马达定向运动模型的制备过程如下：

取前述步骤中制备得到的Au-SiO₂微纳米马达，对其进行硫醇修饰以更好的掺杂到正性液晶混合物中，并通过毛细作用将Au-SiO₂微纳米马达和正性液晶混合物两者填入到间隔为10μm的液晶盒中。

该微纳米马达定向运动模型中微纳米马达的定向运动方法如下：

通过功率为2W·cm^-2的特定波段的近红外光照射液晶盒中的Au-SiO₂微纳米马达，使其发生自热泳运动，在其运动过程中，当运动到设定位置时，通过两侧的导电基板施加合适强度的交流电，改变液晶盒中主体液晶的偏转，带动Au-SiO₂微纳米马达的精确定向运动控制。

实施例2

本实施例提供一种微纳米马达，该微纳米马达的制备过程如下：

(1)取适量的直径为3μm的SiO₂微球溶液于离心管中，离心；

(2)加入适量乙醇，超声分散，得到SiO₂乙醇分散液；

(3)将分散好的SiO₂乙醇分散液平涂于玻片上，待乙醇挥发后，放置在离子体溅射仪中进行磁控溅射，靶材为Au，在SiO₂微球的一侧表面溅射形成Au层，溅射气压为2.0Pa，时间为5min；

(4)溅射完毕后，将玻片取出，超声即可得到Janus结构的Au-SiO₂微纳米马达。

该微纳米马达的结构如图1所示，包括微球110和溅射在微球110表面的光热材料层120，该实施例中光热材料层120为Au层。

本实施例还提供一种微纳米马达定向运动模型，该微纳米马达定向运动模型包括液晶盒，该液晶盒由两个导电基板和封装在两个导电基板之间的主体液晶组成，两个导电基板用于向主体液晶施加电压以改变主体液晶的取向。该液晶盒中还包括至少一个上述的微纳米马达，微纳米马达分散在主体液晶中，并能够在光照刺激下发生自热泳。

该微纳米马达定向运动模型的制备过程如下：

取前述步骤中制备得到的Au-SiO₂微纳米马达，对其进行硫醇修饰以更好的掺杂到正性液晶混合物中，并通过毛细作用将Au-SiO₂微纳米马达和正性液晶混合物两者填入到间隔为20μm的液晶盒中。

该微纳米马达定向运动模型中微纳米马达的定向运动方法如下：

通过功率为2W·cm^-2的特定波段的近红外光照射液晶盒中的Au-SiO₂微纳米马达，使其发生自热泳运动，在其运动过程中，当运动到设定位置时，通过两侧的导电基板施加合适强度的交流电，改变液晶盒中主体液晶的偏转，带动Au-SiO₂微纳米马达的精确定向运动控制。

实施例3

本实施例提供一种微纳米马达，该微纳米马达的制备过程如下：

(1)取适量的直径为5μm的SiO₂微球溶液于离心管中，离心；

(2)加入适量乙醇，超声分散，得到SiO₂乙醇分散液；

(3)将分散好的SiO₂乙醇分散液平涂于玻片上，待乙醇挥发后，放置在离子体溅射仪中进行磁控溅射，靶材为Au，在SiO₂微球的一侧表面溅射形成Au层，溅射气压为2.0Pa，时间为7min；

(4)溅射完毕后，将玻片取出，超声即可得到Janus结构的Au-SiO₂微纳米马达。

该微纳米马达的结构如图1所示，包括微球110和溅射在微球110表面的光热材料层120，该实施例中光热材料层120为Au层。

本实施例还提供一种微纳米马达定向运动模型，该微纳米马达定向运动模型包括液晶盒，该液晶盒由两个导电基板和封装在两个导电基板之间的主体液晶组成，两个导电基板用于向主体液晶施加电压以改变主体液晶的取向。该液晶盒中还包括至少一个上述的微纳米马达，微纳米马达分散在主体液晶中，并能够在光照刺激下发生自热泳。

该微纳米马达定向运动模型的制备过程如下：

取前述步骤中制备得到的Au-SiO₂微纳米马达，对其进行硫醇修饰以更好的掺杂到正性液晶混合物中，并通过毛细作用将Au-SiO₂微纳米马达和正性液晶混合物两者填入到间隔为10μm的液晶盒中。

该微纳米马达定向运动模型中微纳米马达的定向运动方法如下：

通过功率为2W·cm^-2的特定波段的近红外光照射液晶盒中的Au-SiO₂微纳米马达，使其发生自热泳运动，在其运动过程中，当运动到设定位置时，通过两侧的导电基板施加合适强度的交流电，改变液晶盒中主体液晶的偏转，带动Au-SiO₂微纳米马达的精确定向运动控制。

实施例4

本实施例提供一种微纳米马达的定向运动方法，与实施例1的区别在于，该定性运动方法所使用的微纳米马达的光热材料层为铂。利用该微纳米马达同样可以起到精确的定性运动控制。

上面结合实施例对本申请作了详细说明，但是本申请不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。