氧化石墨烯改性蠶絲及其復(fù)合絲和織物材料的制備與性能研究
發(fā)布時間：2020-12-14 11:50
蠶絲作為天然蛋白質(zhì)纖維,具有優(yōu)異的力學(xué)性能、良好的生物相容性和可大規(guī)模獲取等優(yōu)勢,除作為紡織纖維之外,已通過多種形式應(yīng)用到生物醫(yī)用、電子信息等領(lǐng)域。蠶絲材料的開發(fā)及應(yīng)用可以進一步實現(xiàn)蠶絲的價值,是解決蠶絲擴大應(yīng)用領(lǐng)域難題的重要方向,也是增強蠶絲產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要手段。將蠶絲與高性能納米材料以多種不同的形式復(fù)合制備功能性復(fù)合蠶絲材料是當(dāng)今研究的熱點。養(yǎng)蠶添食法制備高性能、多功能蠶絲是一種相對節(jié)能、環(huán)保的蠶絲改性方法,具有產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景。而蠶絲織物的后整理是較為簡單、快速的一種方式,是制備蠶絲功能織物最為普遍的方法。通過靜電紡絲的方式可以將再生絲素制備成復(fù)合微細纖維材料,具有高比表面積、高孔隙率以及尺寸效應(yīng)等優(yōu)點,在各個領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用�；谝陨先N蠶絲復(fù)合材料的制備方法,本研究采用納米材料—氧化石墨烯（GO）改性蠶絲,系統(tǒng)研究了添食氧化石墨烯對家蠶生長、結(jié)繭、部分酶活性以及蠶絲性能的影響,分析了蠶絲改性的機理。通過后整理方式制備了復(fù)合導(dǎo)電蠶絲織物,測試其性能,探究導(dǎo)電蠶絲織物的潛在應(yīng)用。同時采用靜電紡絲的方式制備了蠶絲微細纖維膜材料,對其基本性能進行研究,并評價其作為一次性防護口罩的...
【文章來源】：西南大學(xué)重慶市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：133 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
拉曼光譜:(S0)未處理蠶絲織物,(S1,S2,S3)氧化石墨烯復(fù)合蠶絲織物,(S00)熱還原未處理蠶絲織物,(S11,S22,S33)還原氧化石墨烯復(fù)合蠶絲織物
圖5-7是蠶絲織物X射線光電子能譜圖,圖中所有蠶絲織物樣品都顯示出三個尖峰,分別對應(yīng)C1s(284.8 eV)、N1s(399.8 eV)、O1s(531.5 eV)。其中未處理蠶絲織物和熱還原處理蠶絲織物的元素含量差別不大。而還原氧化石墨烯復(fù)合蠶絲織物(S1,S2,S3)的C1s、N1s和O1s的峰強度發(fā)生了變化,相對于氧化石墨烯復(fù)合蠶絲織物而言(S11,S22,S33)�？梢钥闯�,氧化石墨烯復(fù)合蠶絲織物經(jīng)過熱處理之后,C1s峰強明顯增加,O1s峰強減弱。而對高分辨率X射線光電子能譜圖分峰擬合(圖5-8)表明:在284.7、286和288 eV處分別對應(yīng)未氧化的C,C-O/C-N鍵和C=O鍵[143,144]。蠶絲織物相對化學(xué)元素含量和元素含量比列于表5-1中,經(jīng)過熱還原處理之后,氧化石墨烯復(fù)合蠶絲織物(S1,S2,S3)的C/O比從2.43、2.53、2.34分別增加到3.11、3.22和3.84。并且C-C的含量從28.36%、28.46%和24.82%分別增加到52.64%、54.27%和54.03%。證明氧化石墨烯中的含氧基團通過熱處理被部分去除。圖5-8高分辨率X射線光電子能譜圖:(S0)未處理蠶絲織物,(S1,S2,S3)氧化石墨烯復(fù)合蠶絲織物,(S00)熱還原未處理蠶絲織物,(S11,S22,S33)還原氧化石墨烯復(fù)合蠶絲織物
圖5-7 X射線光電子能譜全譜圖:(S0)未處理蠶絲織物,(S1,S2,S3)氧化石墨烯復(fù)合蠶絲織物,(S00)熱還原未處理蠶絲織物,(S11,S22,S33)還原氧化石墨烯復(fù)合蠶絲織物5.2.4 還原氧化石墨烯復(fù)合蠶絲織物的力學(xué)性能
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Super?strong and Intrinsically Fluorescent Silkworm Silk from Carbon Nanodots Feeding[J]. Suna Fan,Xiaoting Zheng,Qi Zhan,Huihui Zhang,Huili Shao,Jiexin Wang,Chengbo Cao,Meifang Zhu,Dan Wang,Yaopeng Zhang. Nano-Micro Letters. 2019(04)
[2]蠶絲/PHA長絲織物的性能研究[J]. 張怡,陳翠婷,眭建華. 現(xiàn)代絲綢科學(xué)與技術(shù). 2019(05)
[3]攝入石墨烯量子點的家蠶可直接吐出力學(xué)性能增強的蠶絲（英文）[J]. 馬琳,Maxwell Akologo Akurugu,Vivian Andoh,劉海燕,宋江超,武國華,李龍. Science China Materials. 2019(02)
[4]石墨烯整理蠶絲織物的導(dǎo)電性能[J]. 曹機良,王潮霞. 紡織學(xué)報. 2018(12)
[5]石墨烯/蠶絲復(fù)合材料研究進展[J]. 趙兵,祁寧,徐安長,鐘洲,車明國. 紡織學(xué)報. 2018(10)
[6]紫外熒光蠶絲的添食育蠶法制備及結(jié)構(gòu)性能研究[J]. 鄭小婷,趙夢露,張慧慧,邵惠麗,胡學(xué)超,張耀鵬. 合成技術(shù)及應(yīng)用. 2018(01)
[7]天然彩色繭的染料添食試驗[J]. 蘭麗盼,黃美紅,吳純清. 江蘇蠶業(yè). 2017(03)
[8]家蠶幼蟲添食不同色素組合對蠶繭質(zhì)量的影響[J]. 章玉萍,陳明,張麗麗,代君君,吳傳華,劉健,范濤. 中國蠶業(yè). 2016(02)
[9]添食色素對家蠶繭質(zhì)影響的研究[J]. 章玉萍,張麗麗,陳明,代君君,吳傳華,劉健,范濤. 北方蠶業(yè). 2015(04)
[10]大側(cè)基氨基酸含量對蠶絲織品老化狀況的表征研究[J]. 賈麗玲,吳子嬰,鄭海玲,周旸,趙宏業(yè),邢夢陽. 浙江理工大學(xué)學(xué)報. 2015(11)
博士論文
[1]基于氧化石墨烯柔性導(dǎo)電纖維材料制備及性能[D]. 曹機良.江南大學(xué) 2017
[2]絲素蛋白溶液的仿生紡絲研究[D]. 王洪.東華大學(xué) 2005
[3]蜘蛛絲優(yōu)異力學(xué)性能的結(jié)構(gòu)機理及其�；痆D]. 潘志娟.蘇州大學(xué) 2002
碩士論文
[1]飼喂碳材料改性蠶絲導(dǎo)熱性能的實驗研究[D]. 柳守婷.青島理工大學(xué) 2018
[2]石墨烯功能性整理蠶絲織物及其結(jié)構(gòu)和性能研究[D]. 吉益民.蘇州大學(xué) 2018
[3]聚吡咯修飾蠶絲的制備及其在柔性電子器件中的應(yīng)用[D]. 李彬天.西南大學(xué) 2018
[4]金屬納米材料對家蠶蠶絲結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能的影響[D]. 宋鵬.江蘇科技大學(xué) 2017
[5]納米功能化蠶絲織物的制備及其在可穿戴領(lǐng)域的應(yīng)用研究[D]. 毛翠萍.西南大學(xué) 2016
[6]基于納米粒子添食育蠶法改性家蠶繭絲[D]. 蔡凌月.東華大學(xué) 2016
[7]喂食法制備蠶絲纖維及其結(jié)構(gòu)與性能研究[D]. 張春華.武漢紡織大學(xué) 2015
[8]羅丹明改性天然蠶絲的制備及結(jié)構(gòu)研究[D]. 季金燕.東華大學(xué) 2014
[9]添食法生產(chǎn)彩色繭絲的應(yīng)用研究[D]. 蔣赟斐.蘇州大學(xué) 2011
[10]靜電紡MWNTs/絲素復(fù)合納米纖維的結(jié)構(gòu)與性能[D]. 徐安長.蘇州大學(xué) 2010
本文編號：2916363
【文章來源】：西南大學(xué)重慶市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：133 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
拉曼光譜:(S0)未處理蠶絲織物,(S1,S2,S3)氧化石墨烯復(fù)合蠶絲織物,(S00)熱還原未處理蠶絲織物,(S11,S22,S33)還原氧化石墨烯復(fù)合蠶絲織物
圖5-7是蠶絲織物X射線光電子能譜圖,圖中所有蠶絲織物樣品都顯示出三個尖峰,分別對應(yīng)C1s(284.8 eV)、N1s(399.8 eV)、O1s(531.5 eV)。其中未處理蠶絲織物和熱還原處理蠶絲織物的元素含量差別不大。而還原氧化石墨烯復(fù)合蠶絲織物(S1,S2,S3)的C1s、N1s和O1s的峰強度發(fā)生了變化,相對于氧化石墨烯復(fù)合蠶絲織物而言(S11,S22,S33)�？梢钥闯�,氧化石墨烯復(fù)合蠶絲織物經(jīng)過熱處理之后,C1s峰強明顯增加,O1s峰強減弱。而對高分辨率X射線光電子能譜圖分峰擬合(圖5-8)表明:在284.7、286和288 eV處分別對應(yīng)未氧化的C,C-O/C-N鍵和C=O鍵[143,144]。蠶絲織物相對化學(xué)元素含量和元素含量比列于表5-1中,經(jīng)過熱還原處理之后,氧化石墨烯復(fù)合蠶絲織物(S1,S2,S3)的C/O比從2.43、2.53、2.34分別增加到3.11、3.22和3.84。并且C-C的含量從28.36%、28.46%和24.82%分別增加到52.64%、54.27%和54.03%。證明氧化石墨烯中的含氧基團通過熱處理被部分去除。圖5-8高分辨率X射線光電子能譜圖:(S0)未處理蠶絲織物,(S1,S2,S3)氧化石墨烯復(fù)合蠶絲織物,(S00)熱還原未處理蠶絲織物,(S11,S22,S33)還原氧化石墨烯復(fù)合蠶絲織物
圖5-7 X射線光電子能譜全譜圖:(S0)未處理蠶絲織物,(S1,S2,S3)氧化石墨烯復(fù)合蠶絲織物,(S00)熱還原未處理蠶絲織物,(S11,S22,S33)還原氧化石墨烯復(fù)合蠶絲織物5.2.4 還原氧化石墨烯復(fù)合蠶絲織物的力學(xué)性能
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Super?strong and Intrinsically Fluorescent Silkworm Silk from Carbon Nanodots Feeding[J]. Suna Fan,Xiaoting Zheng,Qi Zhan,Huihui Zhang,Huili Shao,Jiexin Wang,Chengbo Cao,Meifang Zhu,Dan Wang,Yaopeng Zhang. Nano-Micro Letters. 2019(04)
[2]蠶絲/PHA長絲織物的性能研究[J]. 張怡,陳翠婷,眭建華. 現(xiàn)代絲綢科學(xué)與技術(shù). 2019(05)
[3]攝入石墨烯量子點的家蠶可直接吐出力學(xué)性能增強的蠶絲（英文）[J]. 馬琳,Maxwell Akologo Akurugu,Vivian Andoh,劉海燕,宋江超,武國華,李龍. Science China Materials. 2019(02)
[4]石墨烯整理蠶絲織物的導(dǎo)電性能[J]. 曹機良,王潮霞. 紡織學(xué)報. 2018(12)
[5]石墨烯/蠶絲復(fù)合材料研究進展[J]. 趙兵,祁寧,徐安長,鐘洲,車明國. 紡織學(xué)報. 2018(10)
[6]紫外熒光蠶絲的添食育蠶法制備及結(jié)構(gòu)性能研究[J]. 鄭小婷,趙夢露,張慧慧,邵惠麗,胡學(xué)超,張耀鵬. 合成技術(shù)及應(yīng)用. 2018(01)
[7]天然彩色繭的染料添食試驗[J]. 蘭麗盼,黃美紅,吳純清. 江蘇蠶業(yè). 2017(03)
[8]家蠶幼蟲添食不同色素組合對蠶繭質(zhì)量的影響[J]. 章玉萍,陳明,張麗麗,代君君,吳傳華,劉健,范濤. 中國蠶業(yè). 2016(02)
[9]添食色素對家蠶繭質(zhì)影響的研究[J]. 章玉萍,張麗麗,陳明,代君君,吳傳華,劉健,范濤. 北方蠶業(yè). 2015(04)
[10]大側(cè)基氨基酸含量對蠶絲織品老化狀況的表征研究[J]. 賈麗玲,吳子嬰,鄭海玲,周旸,趙宏業(yè),邢夢陽. 浙江理工大學(xué)學(xué)報. 2015(11)
博士論文
[1]基于氧化石墨烯柔性導(dǎo)電纖維材料制備及性能[D]. 曹機良.江南大學(xué) 2017
[2]絲素蛋白溶液的仿生紡絲研究[D]. 王洪.東華大學(xué) 2005
[3]蜘蛛絲優(yōu)異力學(xué)性能的結(jié)構(gòu)機理及其�；痆D]. 潘志娟.蘇州大學(xué) 2002
碩士論文
[1]飼喂碳材料改性蠶絲導(dǎo)熱性能的實驗研究[D]. 柳守婷.青島理工大學(xué) 2018
[2]石墨烯功能性整理蠶絲織物及其結(jié)構(gòu)和性能研究[D]. 吉益民.蘇州大學(xué) 2018
[3]聚吡咯修飾蠶絲的制備及其在柔性電子器件中的應(yīng)用[D]. 李彬天.西南大學(xué) 2018
[4]金屬納米材料對家蠶蠶絲結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能的影響[D]. 宋鵬.江蘇科技大學(xué) 2017
[5]納米功能化蠶絲織物的制備及其在可穿戴領(lǐng)域的應(yīng)用研究[D]. 毛翠萍.西南大學(xué) 2016
[6]基于納米粒子添食育蠶法改性家蠶繭絲[D]. 蔡凌月.東華大學(xué) 2016
[7]喂食法制備蠶絲纖維及其結(jié)構(gòu)與性能研究[D]. 張春華.武漢紡織大學(xué) 2015
[8]羅丹明改性天然蠶絲的制備及結(jié)構(gòu)研究[D]. 季金燕.東華大學(xué) 2014
[9]添食法生產(chǎn)彩色繭絲的應(yīng)用研究[D]. 蔣赟斐.蘇州大學(xué) 2011
[10]靜電紡MWNTs/絲素復(fù)合納米纖維的結(jié)構(gòu)與性能[D]. 徐安長.蘇州大學(xué) 2010
本文編號：2916363
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