蝴蝶多鳞片转移及在功能材料制备中的应用研究

发布时间：2016-12-22 05:16

  本文关键词：磁铁矿、菱铁矿和四方纤铁矿的合成及其生物矿化意义，由笔耕文化传播整理发布。

《上海交通大学》 2014年

蝴蝶多鳞片转移及在功能材料制备中的应用研究

田新春  

【摘要】：生物材料构成了我们这个世界多样的生物种群。它们在担任生物成分的同时，还肩负了很多重要的生物功能。利用先进的材料表征技术，研究人员发现生物材料所具有的这些性能不仅是其化学成分的作用，还有其微观结构的贡献。这些结构往往具有多成分、多尺度、多维度和复杂、精细的特点，而在过去的几十年间成为了一个热门的研究课题，并不断有新的成果出现。 近年来，蝴蝶翅膀鳞片所具有的分级精细结构也成为生物材料的一个研究热点。这种结构所表现出来的优异光学性能，为探索新的光功能材料、制备以光子为载体的信息器件提供了新思路。围绕蝴蝶鳞片制备光学器件、光伏材料和传感器等功能材料或器件的工作已被报道了很多。然而在大面积应用蝴蝶鳞片上仍有一些问题亟需解决，其中之一就是如何有效地转移并固定大量鳞片到基板上来实现器件化并后续加工中保持结构的完整。本论文利用化学键强度大于范德瓦尔斯力和氢键这一事实以及鳞片上下结构的不对称性，借助乳胶膜的粘性，实现了大量鳞片的转移。并以制得的鳞片阵列为模板，制备了具有分级纳米结构的ZrO2和具有宏观尺度的分级结构Au膜。主要研究内容如下： 1.以Sasakia charonda蝴蝶为例，利用鳞片本身上下结构的不对称性，以玻璃为媒介，将两种不同的鳞片转移到硅片表面，并通过溶胶凝胶法和烧结处理，获得了大量分级纳米ZrO2材料，对转移原理和复制结构的微观形貌进行了表征和分析； 2.以Morpho menelaus蝴蝶为例，利用翅膀上两种鳞片成分的不同，以乳胶膜为媒介，将重叠的两种鳞片分开，再通过构筑化学键将鳞片转移并固定到石英片表面。通过无电沉积方法，获得了具有三维精细结构的宏观连续Au膜，，对转移原理和Au膜微观结构及表面拉曼增强性能进行了表征和分析； 3.以制得的Morpho蝴蝶鳞片阵列为例，通过拉伸乳胶膜的方式直接调节鳞片的结构色，分析了其在调节鳞片结构色方面的应用，并讨论了该鳞片阵列作为光子阵列在多气体检测和热成像等领域的应用前景。

【关键词】：
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R318.08;TB34
【目录】：

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本文编号：223017