研究者們?cè)谧匀唤缰邪l(fā)現(xiàn)了有很多天然的生物材料,它們相比于傳統(tǒng)的復(fù)合材料表現(xiàn)出一種更加優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)和特性,并且作為一種再生資源可以直接取自于環(huán)境。蜘蛛絲作為一種新型生物材料,具有很高的潛在的應(yīng)用價(jià)值。它們不但具有良好的機(jī)械特性,而且由于其天然優(yōu)勢(shì),使得它們具有獨(dú)特的生物相容性、生物可吸收性和生態(tài)友好性�，F(xiàn)在人們對(duì)于蜘蛛絲的研究主要在其力學(xué)性能方面,對(duì)于其光學(xué)性能以及其在光學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用還非常少。本文主要研究蜘蛛絲作為光學(xué)纖維具有的光學(xué)特性以及其作為光學(xué)器件的傳感特性。利用光的近場(chǎng)消逝波耦合方法把光耦合到蜘蛛絲里,采用測(cè)量散射損耗方法測(cè)量了蜘蛛絲的傳輸損耗。用浸潤(rùn)圖像分析法測(cè)量了蜘蛛絲的折射率。用比較細(xì)的蜘蛛絲,例如拖絲（直徑約1⁵μm）,有類(lèi)似于微納光纖的傳輸光的性質(zhì),作為制作基于干涉結(jié)構(gòu)的蜘蛛絲傳感器的材料。制作了一種用大腹園蛛的拖絲制作的基于干涉結(jié)構(gòu)的蜘蛛絲傳感器。其結(jié)構(gòu)為馬赫-澤德干涉結(jié)構(gòu),并且對(duì)其傳感特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。分別研究了蜘蛛絲馬赫-澤德光學(xué)微腔的溫度傳感特性,其傳感特性為:溫度增加干涉光譜藍(lán)移,最高靈敏度為5.0nm/℃�；匾舯谀Ｊ焦鈱W(xué)諧振腔廣泛地應(yīng)用... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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蜘蛛絲天然超級(jí)透鏡

哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文8第2章蜘蛛絲的特性與光學(xué)傳感所涉及的基本原理2.1引言蜘蛛絲對(duì)環(huán)境無(wú)毒害無(wú)污染，是一種生態(tài)友好型材料，如果用可以使其成為制作傳統(tǒng)光纖傳感器的材料，這將會(huì)起到促進(jìn)環(huán)境保護(hù)的作用，是一件非常有意義的研究。在前人的研究工作基礎(chǔ)上，人們意識(shí)到蜘蛛絲可以作為一種光學(xué)材料，而且由于蜘蛛絲的一些獨(dú)特的性質(zhì)，使得蜘蛛絲不但可以被應(yīng)用于醫(yī)學(xué)和紡織業(yè)領(lǐng)域，其在生物光纖傳感領(lǐng)域也具備著巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。因此本文就在這些研究的基礎(chǔ)上，對(duì)蜘蛛絲的光學(xué)傳感特性進(jìn)行了研究，本文的研究課題對(duì)環(huán)境保護(hù)具有潛在的價(jià)值，并且對(duì)于蜘蛛絲在光學(xué)領(lǐng)域的研究具有很重要的意義。本文主要就蜘蛛絲的光學(xué)傳感特性進(jìn)行深入的研究。研究工作伊始，我們需要選擇研究對(duì)象，由于比較細(xì)的蜘蛛絲例如拖絲（直徑約1~5μm），有類(lèi)似于微納光纖的倏逝場(chǎng)傳輸光的性質(zhì)，因此我們選擇大腹園蛛的拖絲進(jìn)行研究，將其用于制作基于干涉結(jié)構(gòu)的蜘蛛絲傳感器的材料。另外，由于比較粗的蜘蛛絲例如包卵絲（直徑約13-15μm），呈圓柱狀，表面光滑，質(zhì)地均勻，具有制作光學(xué)微腔的可能性，因此我們選擇大腹園蛛的包卵絲進(jìn)行研究，將其作為制作基于回音壁模式的蜘蛛絲傳感器的材料。2.2蜘蛛絲的形態(tài)結(jié)構(gòu)特性與蜘蛛絲的獲取2.2.1蜘蛛的飼養(yǎng)與蜘蛛絲的獲取不同的蜘蛛以及不同的蜘蛛絲都有不同的直徑，我們實(shí)驗(yàn)用的蜘蛛為成年大腹園蛛（AraneusVentricosus），屬于圓蛛屬，圓蛛科，分布于世界各地，是生活中非常常見(jiàn)的一種蜘蛛[29]，這也是我們選擇其為我們的研究對(duì)象的原因之一，其形態(tài)外貌如下圖2.1所示。圖2.1大腹園蛛實(shí)物圖

第2章蜘蛛絲的特性與光學(xué)傳感所涉及的基本原理9為了更方便地使用大腹園蛛的蜘蛛絲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，我們就必須飼養(yǎng)一些供我們實(shí)驗(yàn)用的大腹園蛛，我們首先購(gòu)買(mǎi)一定數(shù)量的成體大腹園蛛，將其安置在帶有濕潤(rùn)泥土的爬蟲(chóng)盒中，定時(shí)灑水濕潤(rùn)爬蟲(chóng)盒中的泥土，并且定時(shí)喂食面包蟲(chóng)作為其食物。因?yàn)榇蟾箞@蛛在溫度低于20℃時(shí)，會(huì)停止活動(dòng)甚至死亡，因此我們將爬蟲(chóng)盒放置在帶有功率調(diào)節(jié)加熱燈，并且有溫濕度計(jì)的保溫箱中，溫度控制在25℃~30℃，濕度保持在40%RH~60%RH之間。大腹園蛛飼養(yǎng)實(shí)物圖如下圖2.2所示。圖2.2大腹園蛛飼養(yǎng)實(shí)物圖在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前，首先需要獲取比較均勻的可以用于實(shí)驗(yàn)的蜘蛛絲，這里選取的是大腹園蛛的拖絲，下面就是獲取大腹園蛛拖絲的方法：從飼養(yǎng)的大腹園蛛腺體抽取其拖絲，將蜘蛛用透明膠帶固定在一個(gè)板子上，然后用鑷子刺激大腹園蛛的腹部大壺腺體，直到有拖絲粘到鑷子上。接著將蜘蛛拖絲用雙面膠將其粘在手動(dòng)繞線(xiàn)器上進(jìn)行勻速抽絲，這樣抽出來(lái)的蜘蛛絲能夠保證其均勻性。其取絲后繞線(xiàn)器上的蜘蛛絲如下圖2.3所示。圖2.3蜘蛛絲繞線(xiàn)器（a）抽取蜘蛛絲的手動(dòng)繞線(xiàn)器（b）繞線(xiàn)器其中的一扇上繃緊的蜘蛛拖絲此方法能夠獲取大量均勻的，一致的大腹園蛛拖絲，以便進(jìn)行接下來(lái)的工作。普通常見(jiàn)的蜘蛛絲，如現(xiàn)研究最為廣泛的牽引絲也叫拖絲，框絲等在導(dǎo)光性能上存在一些問(wèn)題，比如蜘蛛絲表面的可能粗糙，以及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，都是蜘蛛絲作為光學(xué)


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