探索双壳纲韧带型光子材料的复杂性研究

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1、广西大学硕士学位论文双壳纲韧带型光子材料的复杂性研究姓名：唐建申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：张刚生20100501双壳纲韧带型光子材料的复杂性研究摘要本文以双壳纲裂纹格特蛤韧带为重点研究对象，利用光学显微镜、微型光纤光谱仪和扫描电镜对其光学性质和纳米结构进行了较为详细的研究，并结合数字图像处理技术对其光子带隙成因进行了探讨；另外，以双壳纲太平洋牡蛎为对比研究对象，对其光学性质和纳米结构进行了初步研究。我们首次发现裂纹格特蛤韧带是由文石纤维和蛋白质构成的具梯度结构的天然二维生物光子结构材料

2、，即韧带中纤维粒径和间距与韧带位置有关，其值从背侧的128nnl、135nrn分别增大到腹侧的153nrfl、158nnl，理论模拟结果证实正是这种差异导致了韧带纵断面呈现梯度结构色。裂纹格特蛤韧带湿润状态较干燥状态不仅反射强度明显增大，而且反射峰波长也发生了明显的红移，其值在背侧从476nrfl红移至568nrfl，在腹侧从544nlTl红移至643n／／1，但随着自然干燥时间的增加，反射强度逐渐降低，反射峰波长逐渐蓝移，待完全干燥后又恢复到初始状态，太平洋牡蛎韧带的变化规律同裂纹格特蛤韧带类似。

3、此外，本文还分别测得裂纹格特蛤韧带和太平洋牡蛎韧带在垂直纤维断面上的线膨胀率分别为23．5％和29．4％。裂纹格特蛤韧带和太平洋牡蛎韧带中的蛋白质折射率均为1．55。本文证实韧带是一种非晶质光子带隙材料，这为之后计算韧带光子带隙提供了理论依据。关键词：韧带文石纤维结构色非晶质光子材料数字图像处理径向分布函数IICOPLEⅪTYOFTHELIGAN匝NT．TYPEPHOTONICⅣ【ATERIALSINBIVALVIAABSTRACTWestudiedindetailtheopticalpropert

4、yandnanoostructureoftheligamentinbivalveMarciahiantinawithopticalmicroscope，miniaturefiberspectrometer,andscanningelectronmicroscope(SEM)．Thencombiningwithdigitalimageprocessingtechnology,wediscussedtheoriginofthephotonicgapinthisligament．Inaddition，we

5、alsoinvestigatedpreliminarilytheopticalpropertyandnanostructureoftheligamentfromanotherbivalveCrassostreagigas，whichisusedasacomparison．wefirstlyfoundthattheligamentofMarciahiantinaisanaturalbio-photonicmaterialwithgradedstructureandiscomposedofaragoni

6、tefibersandproteins．Moreover,thefiberdiameterandspacing，varyingwithpositionsofthisligament，increasefromdorsally128nmand135nmtoventrally153nmand158nm，respectively．Thiscausesthisligamentinlongitudinalsectiontodisplaygradientstrucuralcolors．Thereflectioni

7、ntensitybytheligamentofMarciahiantinaincreasesIIIremarkablywhenthisligamentiswettedfromitsdrystate，andsimultaneouslythereflectionpeakredshiftsfrom476nmto568nminthedorsalsideandfrom544nmto643nmintheventralside，．respectively．Thisphenomenonisreversible，wh

8、ichmeans，dryingthewettedligament，thereflectionintensityandreflectionpeakchangeinthereversesequenceaswithwettingtheligament．Moreover．theopticalpropertiyoftheligamentfromCrassostreagigasissimilartothatfromMarciahiantina．Inaddition，theline