絲素蛋白_石墨烯仿生復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計與性能

《絲素蛋白_石墨烯仿生復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計與性能》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、學(xué)校代號：10255學(xué)號：1142026東華大學(xué)申請博士學(xué)位論文論文題目絲素蛋白/石墨烯仿生復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計與性能學(xué)科專業(yè)：材料學(xué)作者姓名：張超導(dǎo)師：張耀鵬完成日期：2018年4月StructureDesignandPropertiesofBiomimeticCompositeMaterialsofSilkFibroin/GrapheneByZHANGChaoADissertationPresentedtotheGraduateSchoolofDonghuaUniversityInPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeDoctorofP

2、hilosophyinMaterialScienceApril2018Mentor:Prof.YaopengZhang東華大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：我恪守學(xué)術(shù)道德，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)學(xué)風(fēng)。所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已明確注明和引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品及成果的內(nèi)容。論文為本人親自撰寫，我對所寫的內(nèi)容負(fù)責(zé)，并完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：日期：年月日東華大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件

3、和電子版，允許論文被查閱或借閱。本人授權(quán)東華大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。保密□，在年解密后適用本版權(quán)書。本學(xué)位論文屬于不保密□。學(xué)位論文作者簽名：指導(dǎo)教師簽名：日期：年月日日期：年月日東華大學(xué)博士論文摘要絲素蛋白/石墨烯仿生復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計與性能摘要神經(jīng)缺陷和損傷的修復(fù)是臨床治療的一大難題。用于修復(fù)神經(jīng)組織的植入性導(dǎo)管或支架不僅需要具有良好的生物相容性，還需要有一定的電學(xué)性能和力學(xué)性能。常規(guī)靜電紡制備的再生絲素蛋白（RegeneratedSilkFibroin，RSF）纖維氈可誘導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞生長和再生，但力

4、學(xué)性能有待提高，且不具備導(dǎo)電性，因此對神經(jīng)細(xì)胞的分化沒有明顯促進(jìn)作用。為了制備力學(xué)性能和電性能優(yōu)異RSF組織工程支架，本論文以力學(xué)和電學(xué)性能優(yōu)異的石墨烯材料為RSF的納米改性復(fù)合添加劑，首先研究了高濃度RSF/氧化石墨烯（GO）水溶液的結(jié)構(gòu)，考察了RSF與GO的相互作用；其次模擬蠶的紡絲方法，以RSF/GO干法紡絲為模型研究GO對RSF纖維的增強機理和微區(qū)受限結(jié)晶機制；再次，分別采用靜電紡絲法和浸漬法設(shè)計、制備了RSF/GO、RSF/還原氧化石墨烯（RGO）、RSF/石墨烯（Gr）共混和嵌入式復(fù)合支架，對比分析了不同石墨烯材料對復(fù)合支架結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能的影響，并考察了其在神經(jīng)細(xì)胞生長和分化方面的

5、能力，為拓展RSF/GO纖維在神經(jīng)修復(fù)方面的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。高濃度RSF/GO混合水溶液的結(jié)構(gòu)研究結(jié)果表明：GO的存在提高了RSF溶液的粘度和抗剪切能力，減緩了RSF溶液在剪切過程中的溶液/凝膠轉(zhuǎn)變，不利于高濃度RSF溶液中形成有序的液晶態(tài)結(jié)構(gòu)。同步輻射X射線小角散射（SR-SAXS）結(jié)果表明：剪切過程可促進(jìn)RSF/GO混合溶液的均方旋轉(zhuǎn)半徑（Rg）、RSF和GO之間的界面厚度參數(shù)增加。在制備可紡性良好的高濃度RSF/GO紡絲液的基礎(chǔ)上，為模仿蠶的紡絲方式，利用自制的毛細(xì)管紡絲裝置對RSF/GO紡絲液進(jìn)行干法紡絲，得到了RSF/GO單根雜化纖維，并研究了RSF/GO雜化纖維的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，探討了雜

6、化纖維的結(jié)晶、取向結(jié)構(gòu)、相界面及GO含量與力學(xué)性能的關(guān)系。研究表明：GO會導(dǎo)致RSF受限結(jié)晶，隨著GO含量的增加，纖維中β-折疊含量、結(jié)晶度和晶粒尺寸減小，中間相含量增加；適量的GO能促進(jìn)纖維的晶區(qū)和中間相的取向；與RSF纖維相比，RSF/GO纖維的界面厚度參數(shù)和散射體非取向程度較大，相關(guān)長度較小。拉伸可誘導(dǎo)RSF/GO纖維的中間相轉(zhuǎn)變?yōu)榫^(qū)，當(dāng)應(yīng)變超過臨界值后，晶區(qū)和無定形轉(zhuǎn)變?yōu)橹虚g相。當(dāng)纖維處于彈性形變區(qū)時，晶區(qū)和中間相取向無明顯變化，而進(jìn)入塑性形變區(qū)后，晶區(qū)取向先增加，隨后中間相取向逐漸增加。當(dāng)GO與RSF質(zhì)量之比為1/1000時，雜化纖維的斷裂強度為（435.5±71.6）MPa，相比

7、脫膠絲和RSF纖維，分別提高了23%和72%。I東華大學(xué)博士論文摘要為制備兼具優(yōu)異力學(xué)性能及導(dǎo)電性的絲素蛋白組織工程支架，本研究在獲得力學(xué)性能良好的RSF/GO單絲基礎(chǔ)上，利用靜電紡絲方法，制備了RSF/GO纖維支架材料，并將其中GO還原，制備了RSF/RGO纖維支架。隨著RGO含量的增加，復(fù)合纖維的直徑先增加后減小，β-折疊含量、結(jié)晶度和晶粒尺寸逐漸減??；水熱處理使得纖維中RGO的無序程度增加。