基于蚕丝蛋白的光、电传感器件的制备及其应用研究
发布时间：2021-10-09 12:00
蚕丝在中国拥有悠久的历史,几千年来却一直在纺织行业中作为纺织原料使用,其它应用未能有效开发。近年来随着化学、生物逆向工程技术的发展,人们对蚕丝从分子水平上进行了细致研究,并结合其结构性质将其应用拓展到许多不同的领域,如生物医学、物理光学、材料科学、柔性电子、化妆品等。这些研究为蚕丝材料的发展带来新的曙光,对纺织行业中的材料发展及转型升级提供了重要的指导方向。蚕丝蛋白具有独特的性质相异的SilkⅠ和Silk Ⅱ结晶态结构,两种结晶态的比例可控,它们对蚕丝蛋白材料的一些物理、化学性质起到决定性的作用。这种结构的可调控性为蚕丝蛋白材料以“结构-性质-形态-应用”为路线进行功能性器件的开发、设计提供了基础。本论文基于传统的蚕丝材料,分别从蚕丝蛋白的二级结构、性质、形态及应用为切入点,使用简便的方法制备了一系列光、电传感器件并成功用于检测湿度、溶剂、生理电信号。具体包括以下几个方面:（1）以蚕丝蛋白二级结构为出发点,使用低结晶度蚕丝蛋白开发了一种湿度响应变色的纳米级单层薄膜。蚕丝蛋白薄膜通过旋涂的方法得到,其颜色来源于薄膜干涉效应,并且可以根据旋涂速率调整。蚕丝蛋白薄膜能够对湿度快速响应变色,暴...
【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－４基于蚕丝蛋白的光波导器件
了新思路。??＿＿國＿??＾＾￣￣—■三汔?ｉ?警：??ｊ?義?ｉ??，Ｊ?Ｈ?＾??１７００?１６００?１５００?１４００?－??Ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒｓ?／?ｃｍ?＇??＿?ｉｒａ?ｍ??Ｍｋ／Ｐ？?ｒｎ￣＞ｎｉｎ?＇?Ｃ＿ａｎｇ?ｍ＊?ｗｔｄ?ｄａｕｃＮｎｇ?ＰＳ?ａｐｌｆｗｔ?ｒｅｍｅｗｅ？??＼＾－?Ｂｕ！Ｈ？??＿＿習??！?ＭｐｈｏｔｏｎＫｃｒｙＭｌ?：??ｔｕｐｅｒｔａＲＫ＊?（ＡＳ），?Ｕ?ｌ〇ｃｒ＊？Ｍｎｇ?ｖＷｗｗｔｇ?Ｍｉｇｌａ??图１－５?（ａ）紫外光辐射对蚕丝蛋白光子晶体结构的影响及其图案化设计［１Ｑ８］；?（ｂ）由不同尺??寸微球制备的异质结蚕丝蛋白光子晶体示意图及水蒸气调制下的颜色变化图［１１（）］；?（ｃ）具有??层级结构的蚕丝蛋白光子晶体示意图以及在不同角度下的颜色照片［１１１］??Ｆｉｇｕｒｅ?１－５?（ａ）?ＵＶ－ｉｎｄｕｃｅｄ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｃｈａｎｇｅ?ｏｆ?ｓｉｌｋ?ｐｈｏｔｏｎｉｃ?ｃｒｙｓｔａｌｓ?ａｎｄ?ｔｈｅｉｒ?ｍｏｄｕｌａｔｅｄ?ｐａｔｔｅｒｎｓ；??（ｂ）?Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｓｉｌｋ?ｐｈｏｔｏｎｉｃ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅｓ?ａｎｄ?ｔｈｅｉｒ?ｗａｔｅｒ?ｖａｐｏｒ?ｍｏｄｕｌａｔｅｄ??ｃｏｌｏｒｓ；?（ｃ）?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ?ｓｉｌｋ?ｐｈｏｔｏｎｉｃ?ｃｒｙｓｔａｌｓ，?ａｎｄ??ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓ?ｏｆ?ｒｅｆｌｅｃｔｅｄ?ｃｏｌｏｒｓ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ａｎｇｌｅｓ??在
细胞生长、消化、重??塑等一系列细微生物特征变化［１１５］。另外，蚕丝蛋白光子晶体还能用作湿度传感探测??器件［１１６，１１７］，如图ｌ－６ｃ所示。在高湿度下，蚕丝蛋白微结构吸湿膨胀，颜色发生红移；??而在低湿度下，丝蛋白颜色又回到原始状态，非常类似于生物界中的某些甲虫鱗片。??ｒ—，剛．．：５：：＿??＾?ｊ?Ｒｅｌａｔｉｖｅ?ｈｕｍｉｄｉｔｙ：?３０％?Ｒｅｌａｔｉｖｅ?ｈｕｍｉｄｉｔｙ：?８０％??變、３＿一＿丨??Ｉ?＾１１１?１１??Ｃｏｎｆｏｒｍａｌ?」??图１－６?（ａ）可拉伸、弯曲、压缩、保形的蚕丝蛋白反蛋白石光子晶体［１１２］；?（ｂ）蚕丝蛋白光??子晶体在空气和丙酮中呈现不同颜色的照片［１１３］＿，（ｃ）在３０－８０?％湿度区间内对湿度响应变??色的具有仿生结构的蚕丝蛋白光子晶体？６］??Ｆｉｇｕｒｅ?１－６?（ａ）?Ｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅ，?ｂｅｎｄａｂｌｅ，?ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ，?ａｎｄ?ｃｏｎｆｏｒｍａｌ?ｓｉｌｋ?ｉｎｖｅｒｓｅ?ｏｐａｌｓ；?（ｂ）?Ｐｈｏｔｏｓ?ｏｆ??ｓｉｌｋ?ｐｈｏｔｏｎｉｃ?ｃｒｙｓｔａｌｓ?ｉｎ?ａｉｒ?（ｌｅｆｔ）?ａｎｄ?ａｃｅｔｏｎｅ?（ｒｉｇｈｔ）；?（ｃ）?Ｔｈｅ?ｃｏｌｏｒ?ｏｆ?ｂｉｏｉｎｓｐｉｒｅｄ?ｓｉｌｋ?ｉｎｖｅｒｓｅ?ｏｐａｌｓ??ａｔ?３０?％?ａｎｄ?８０?％?ｈｕｍｉｄｉｔｙ?ｌｅｖｅｌ??（３）衍射微结构??光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，光将偏离直线传播的现象，即为光的衍??射。由于蚕丝膜具有优异的透光性，通过对蚕丝蛋白膜进行微结构加工处理，可以得??到多种具有衍射效应的光学器件。??复制模板法是一种常用而且有效得
本文编号：3426333
【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－４基于蚕丝蛋白的光波导器件
了新思路。??＿＿國＿??＾＾￣￣—■三汔?ｉ?警：??ｊ?義?ｉ??，Ｊ?Ｈ?＾??１７００?１６００?１５００?１４００?－??Ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒｓ?／?ｃｍ?＇??＿?ｉｒａ?ｍ??Ｍｋ／Ｐ？?ｒｎ￣＞ｎｉｎ?＇?Ｃ＿ａｎｇ?ｍ＊?ｗｔｄ?ｄａｕｃＮｎｇ?ＰＳ?ａｐｌｆｗｔ?ｒｅｍｅｗｅ？??＼＾－?Ｂｕ！Ｈ？??＿＿習??！?ＭｐｈｏｔｏｎＫｃｒｙＭｌ?：??ｔｕｐｅｒｔａＲＫ＊?（ＡＳ），?Ｕ?ｌ〇ｃｒ＊？Ｍｎｇ?ｖＷｗｗｔｇ?Ｍｉｇｌａ??图１－５?（ａ）紫外光辐射对蚕丝蛋白光子晶体结构的影响及其图案化设计［１Ｑ８］；?（ｂ）由不同尺??寸微球制备的异质结蚕丝蛋白光子晶体示意图及水蒸气调制下的颜色变化图［１１（）］；?（ｃ）具有??层级结构的蚕丝蛋白光子晶体示意图以及在不同角度下的颜色照片［１１１］??Ｆｉｇｕｒｅ?１－５?（ａ）?ＵＶ－ｉｎｄｕｃｅｄ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｃｈａｎｇｅ?ｏｆ?ｓｉｌｋ?ｐｈｏｔｏｎｉｃ?ｃｒｙｓｔａｌｓ?ａｎｄ?ｔｈｅｉｒ?ｍｏｄｕｌａｔｅｄ?ｐａｔｔｅｒｎｓ；??（ｂ）?Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｓｉｌｋ?ｐｈｏｔｏｎｉｃ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅｓ?ａｎｄ?ｔｈｅｉｒ?ｗａｔｅｒ?ｖａｐｏｒ?ｍｏｄｕｌａｔｅｄ??ｃｏｌｏｒｓ；?（ｃ）?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ?ｓｉｌｋ?ｐｈｏｔｏｎｉｃ?ｃｒｙｓｔａｌｓ，?ａｎｄ??ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓ?ｏｆ?ｒｅｆｌｅｃｔｅｄ?ｃｏｌｏｒｓ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ａｎｇｌｅｓ??在
细胞生长、消化、重??塑等一系列细微生物特征变化［１１５］。另外，蚕丝蛋白光子晶体还能用作湿度传感探测??器件［１１６，１１７］，如图ｌ－６ｃ所示。在高湿度下，蚕丝蛋白微结构吸湿膨胀，颜色发生红移；??而在低湿度下，丝蛋白颜色又回到原始状态，非常类似于生物界中的某些甲虫鱗片。??ｒ—，剛．．：５：：＿??＾?ｊ?Ｒｅｌａｔｉｖｅ?ｈｕｍｉｄｉｔｙ：?３０％?Ｒｅｌａｔｉｖｅ?ｈｕｍｉｄｉｔｙ：?８０％??變、３＿一＿丨??Ｉ?＾１１１?１１??Ｃｏｎｆｏｒｍａｌ?」??图１－６?（ａ）可拉伸、弯曲、压缩、保形的蚕丝蛋白反蛋白石光子晶体［１１２］；?（ｂ）蚕丝蛋白光??子晶体在空气和丙酮中呈现不同颜色的照片［１１３］＿，（ｃ）在３０－８０?％湿度区间内对湿度响应变??色的具有仿生结构的蚕丝蛋白光子晶体？６］??Ｆｉｇｕｒｅ?１－６?（ａ）?Ｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅ，?ｂｅｎｄａｂｌｅ，?ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ，?ａｎｄ?ｃｏｎｆｏｒｍａｌ?ｓｉｌｋ?ｉｎｖｅｒｓｅ?ｏｐａｌｓ；?（ｂ）?Ｐｈｏｔｏｓ?ｏｆ??ｓｉｌｋ?ｐｈｏｔｏｎｉｃ?ｃｒｙｓｔａｌｓ?ｉｎ?ａｉｒ?（ｌｅｆｔ）?ａｎｄ?ａｃｅｔｏｎｅ?（ｒｉｇｈｔ）；?（ｃ）?Ｔｈｅ?ｃｏｌｏｒ?ｏｆ?ｂｉｏｉｎｓｐｉｒｅｄ?ｓｉｌｋ?ｉｎｖｅｒｓｅ?ｏｐａｌｓ??ａｔ?３０?％?ａｎｄ?８０?％?ｈｕｍｉｄｉｔｙ?ｌｅｖｅｌ??（３）衍射微结构??光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，光将偏离直线传播的现象，即为光的衍??射。由于蚕丝膜具有优异的透光性，通过对蚕丝蛋白膜进行微结构加工处理，可以得??到多种具有衍射效应的光学器件。??复制模板法是一种常用而且有效得
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