開題報(bào)告談超

《開題報(bào)告談超》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）學(xué)生開題報(bào)告課題名稱蝶翅微納結(jié)構(gòu)建模課題來源白選課題類型DY指導(dǎo)教師郭文俊學(xué)生姓名談超學(xué)號0910131114專業(yè)班級09測控一班一、本課題的研究現(xiàn)狀用熱場發(fā)射掃描電子顯微鏡觀測遷粉蝶、密紗眉眼蝶、素飾蝶、綠帶風(fēng)蝶和黑絹斑蝶翅膀表面的超微結(jié)構(gòu)，測量分析表明：蝴蝶翅膀表面覆蓋著重疊排列的瓦片狀鱗片，鱗片上分布有縱隆脊和肋，相鄰脊脈與肋間形成了凹坑；鱗片的排間距、脊和肋按蝴蝶種類的不同而具有不同的尺寸。蝴蝶翅膀具有超疏水性，它的超微結(jié)構(gòu)為制備疏水材料提供了一種新的結(jié)構(gòu)和思路。但目前對于正常和去鱗的蝴蝶翅膀表面超微結(jié)構(gòu)的對比及其對浸潤性的影響規(guī)律的研究仍然有限。利用熱

2、場發(fā)射掃描電子顯微鏡觀測遷粉蝶、密紗眉眼蝶、素飾峽蝶、綠帶風(fēng)蝶和黑絹斑蝶為試驗(yàn)對象，觀測蝴蝶翅膀表面的微觀結(jié)構(gòu)，研究蝴蝶翅膀的接觸角，測量正向、逆向和垂直翅脈發(fā)散方向的滾動角等，為進(jìn)一步研制新型超疏水性材料提供了重要理論和試驗(yàn)依據(jù)。2010年科勒與烏爾里奇?斯特納教授和杰里米?巴姆伯格教授對印度尼西亞鳳蝶（學(xué)名Papilioblumei）進(jìn)行了研究。它們的翅膀鱗片由類似蛋盒內(nèi)部的錯綜復(fù)雜的微觀結(jié)構(gòu)構(gòu)成。由于特殊的外形加之由表皮和空氣交替層構(gòu)成，這些結(jié)構(gòu)在反射光線時能夠呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的色彩?？评占捌渫吕靡徽准{米制造程序，復(fù)制出擁有相同結(jié)構(gòu)的蝴蝶翅膀鱗片，這些復(fù)制品能夠呈現(xiàn)出與蝴

3、蝶翅膀一樣生動的色彩。納米技術(shù)被用于制造極其微小的納米尺度設(shè)備。采用環(huán)境掃描電子顯微鏡（ESEM）觀測了蝴蝶翅膀的微觀結(jié)構(gòu)，揭示了蝴蝶翅膀顏色的各向異性特征.采用高速攝像儀實(shí)時動態(tài)觀察了蝴蝶翅膀的水凝結(jié)浸潤特性,分別探究了蝴蝶翅膀在水平、不同傾斜角度以及在振動條件下的水凝結(jié)的憎水性.基于微觀結(jié)構(gòu),對蝴蝶翅膀的水凝結(jié)憎水特性進(jìn)行機(jī)理闡述.定量描述了其表面的黏滯特性，并基于蝴蝶翅膀的微觀結(jié)構(gòu)效應(yīng)闡述了翅膀表面水凝結(jié)的憎水性機(jī)制.蝴蝶翅膀不僅僅是美麗的，他們還是太陽能的高級收藏家，并以此來保暖。研究人員稱，蝴蝶翅膀的木瓦狀結(jié)構(gòu)可以提供寶貴的線索，來開發(fā)更好的太陽能光伏技術(shù)。科學(xué)家用電

4、子顯微鏡研究了兩種黑色蝴蝶的翅膀結(jié)構(gòu)，之所以選擇黑色翅膀是因?yàn)樗麄兛梢宰畲蠡匚仗柟?。他們發(fā)現(xiàn)蝴蝶翅膀是由細(xì)長的矩形組成的，排列有點(diǎn)像屋頂上重疊的木瓦一樣。在每種翅膀上還有陡蠟的山脊，并且翅膀邊緣有小孔可以通向第二層。這些使得直射太陽光可以到達(dá)第二層，幫助蝴蝶獲取更多熱量。研究者可以模仿蝴蝶翅膀建造模型來進(jìn)行太陽能光伏發(fā)電。這個原型是非常非常有效的“，范I■専士說。他和他的團(tuán)隊(duì)將致力于借助蝴蝶翅膀的靈感來創(chuàng)造出商業(yè)化的產(chǎn)品。蝴蝶因?yàn)槠涑岚蛏献兓喽恕⒔k爛美好的花紋而使人著迷。這也讓生物學(xué)家們感到疑惑：蝴蝶令人眼花繚亂的顏色是如何形成的，又有什么不同意義呢？在研究了菜粉蝶和其

5、他蝴蝶翅膀的表面后，希拉爾多揭示了這個秘密：翅膀上的納米結(jié)構(gòu)正是蝴蝶的“色彩工廠”。19世紀(jì)英國博物學(xué)家亨利?貝茲花了11年時間在亞馬孫河收集到了14000多種動物標(biāo)本，其中也包括多種蝴蝶。他曾經(jīng)這樣說：了解這些動物能幫助我們揭示生命的力量。而蝴蝶，這種被認(rèn)為淺薄輕佻的昆蟲則將成為生物學(xué)屮最有價值的精靈。通過電子顯微鏡的觀察，希拉爾多發(fā)現(xiàn)這些菜粉蝶翅膀的結(jié)構(gòu)非常奇特。盡管不同種類的蝴蝶，鱗粉結(jié)構(gòu)不同，但彼此Z間還是有共同特征。一般來說，蝴蝶翅膀由兩層僅有3至4微米厚的鱗片組成，上面一層鱗片像微小的屋瓦一樣交替，每個鱗片的構(gòu)造也很復(fù)雜。而下一層則比較光滑。蝴蝶翅膀這種井然有序的安

6、排形成了所謂的光子晶體，也就是納米結(jié)構(gòu)。通過這種結(jié)構(gòu)，蝴蝶翅膀能捕捉光線，僅讓某種波長的光線透過。這便決定了不同的顏色。二.本課題的研究目的及意義Morpho蝴蝶鱗翅上的微納結(jié)構(gòu)對光產(chǎn)生干涉、衍射等效應(yīng)，形成典型的結(jié)構(gòu)色現(xiàn)象.本文針對仿Morpho蝴蝶鱗翅微納結(jié)構(gòu)進(jìn)行二維建模，結(jié)合嚴(yán)格耦合波理論進(jìn)行光學(xué)特性仿真分析，研究了模型結(jié)構(gòu)參數(shù)、壞境折射率等對光學(xué)特性的影響及反射光譜曲線的變化規(guī)律.增大二維模型縱向周期高度，反射光譜峰值反射率增加，且峰值波長向較大方向偏移；減小縱向周期數(shù)，峰值顯著下降，波峰變寬，峰值波長也向較大一側(cè)偏移；增大橫向周期寬度，峰值略有下降，峰值波長也向波長較

7、大一側(cè)偏移，但整體變化不大；改變環(huán)境氛圍，即增大環(huán)境折射率,峰值亦大幅下降，峰值波長向波長較大一側(cè)明顯偏移.上述結(jié)論揭示了Morpho蝴蝶所特有的結(jié)構(gòu)色本質(zhì)，對于具有環(huán)境氣氛檢測功能的仿生微納結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化和制造、應(yīng)用具有重要意義.Morpho蝴蝶在陽光照射下呈現(xiàn)出閃亮耀眼的藍(lán)色光芒，這種顏色效應(yīng)是由蝴蝶鱗翅上特殊的微納結(jié)構(gòu)引起的，是一種典型的結(jié)構(gòu)色，而針對其結(jié)構(gòu)光學(xué)機(jī)理的研究則是仿生學(xué)中的一個重要方向.通過對蝶翅微納結(jié)構(gòu)的研究可以讓我們在現(xiàn)實(shí)中實(shí)現(xiàn)各種各樣的應(yīng)用：1.根據(jù)Morpho蝶翅表