【摘要】：近年來,蠶絲作為一種生物材料被廣泛應用于藥物、生物、組織等領(lǐng)域。為了獲得機械性能和功能性增強的蠶絲,研究者們已經(jīng)做了很多工作,包括化學修飾,物理改性,共混改性,添食法等。其中,添食法是通過給家蠶喂食功能性材料,從而獲得功能性蠶絲的改性方法。該方法簡單高效,具有廣闊的規(guī)�；a(chǎn)前景。研究表明,分別給家蠶添食一定濃度的石墨烯、銅、二氧化鈦、四氧化三鐵等,能顯著地提高蠶絲的力學性能。而MoS_2二維納米材料是一種典型的類石墨烯材料,在一定程度上彌補了石墨烯沒有能帶間隙的不足,被廣泛應用于光電子、生物、能源等領(lǐng)域,使得近幾年在二維納米材料領(lǐng)域得到快速的發(fā)展,但并未有對給家蠶添食MoS_2二維納米材料的研究。近期有研究發(fā)現(xiàn),利用“風化”原理可制備出MoS_2納米片,并且方法簡單,沒有引入其他有害溶劑�；诖�,本文利用“風化”原理制備出MoS_2納米片,然后以6種不同的濃度喂食給家蠶,研究了不同濃度的MoS_2納米片對家蠶生長性狀、蠶絲力學性能以及蠶絲結(jié)構(gòu)的影響,并且對Mo元素在家蠶體內(nèi)的轉(zhuǎn)運過程進行了研究。主要研究結(jié)果如下:1.利用“風化”原理將Na~+和OH~—在30oC的條件下插入到二硫化鉬的層間,通過NaOH的緩慢結(jié)晶克服MoS_2層間的范德華力,從而成功制備出MoS_2納米片。掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)和原子力顯微鏡(AFM)結(jié)果表明所制備的樣品厚度均勻,其厚度在60-70 nm。同時利用X射線衍射和X射線能譜對樣品進行表征,結(jié)果表明,制備出的MoS_2納米片是六方晶相的2H-MoS_2,并且純度高,結(jié)晶度良好。2.通過對家蠶外觀、體重、組織切片以及繭重等的觀察,研究了添食不同濃度的MoS_2納米片對家蠶生長性狀的影響。結(jié)果表明,當MoS_2納米片的添食濃度低于400 mg/組時,MoS_2納米片對家蠶沒有明顯的毒害作用。與對照組相比,添食MoS_2納米片濃度為400 mg/組時,家蠶的體重和繭殼重略微下降、中腸變短以及絲腺變短變細,但是并沒有影響家蠶的吐絲結(jié)繭,同時,石蠟組織切片結(jié)果表明,家蠶中腸和絲腺組織并無受損情況。3.對每組家蠶蠶繭進行脫膠,研究了不同濃度的MoS_2納米片對家蠶脫膠蠶絲的形貌、力學性能以及結(jié)構(gòu)的影響。掃描電鏡(SEM)結(jié)果表明,隨著MoS_2納米片濃度的增加,蠶絲表面的不平整越來越明顯,可能是MoS_2納米片嵌入到蠶絲表面,影響了蠶絲的形貌。力學測試結(jié)果表明,當MoS_2納米片的添食濃度為200 mg/組時,蠶絲的斷裂強度(697.12±84.32 MPa)和斷裂伸長率(35.15±18.25%)較對照組(斷裂強度為466.17±62.53 MPa、斷裂伸長率為21.05±11.24%)明顯增強。同步輻射顯微紅外光譜(S-FTIR)結(jié)果表明,添食了MoS_2納米片的實驗組脫膠蠶絲二級結(jié)構(gòu)并未發(fā)生明顯的改變。但是對蠶絲酰胺I區(qū)進行分峰擬合,結(jié)果發(fā)現(xiàn)其二級結(jié)構(gòu)的含量發(fā)生了一定的變化。與對照組相比,添食了MoS_2納米片的實驗組脫膠蠶絲無歸卷曲/α-螺旋含量都有不同程度地提高,而β-折疊含量都有降低,表明MoS_2納米片阻礙了絲素蛋白由無規(guī)卷曲/α-螺旋向β-折疊的轉(zhuǎn)變。廣角X射線散射光譜(WAXS)結(jié)果表明,蠶絲的二級結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生明顯變化,這一結(jié)果與同步輻射顯微紅外光譜的結(jié)果一致,但是添食MoS_2納米片的實驗組脫膠蠶絲的結(jié)晶度比對照組低,且當添食濃度小于200mg/組時,蠶絲結(jié)晶度隨著添食濃度的增加而降低。4.利用電感耦合等離子體質(zhì)譜技術(shù)(ICP-MS)對每次添食MoS_2納米片24小時后的家蠶中腸、絲腺(中部和后部)、血液、蠶砂以及自然結(jié)繭的蠶繭和脫膠蠶絲中Mo元素含量進行測定,研究了Mo元素在家蠶體內(nèi)的轉(zhuǎn)運過程。結(jié)果表明,Mo元素被家蠶各組織吸收,隨著添食材料次數(shù)和添食濃度的增加,各組織中Mo元素的含量也在增加。中腸最先接觸MoS_2納米片,Mo元素含量最高,接著Mo元素被血液和絲腺吸收,最后大多數(shù)隨著蠶砂排除體外,有少量進入到蠶絲的絲素和絲膠中。
【圖文】：

圖 1.1 蠶絲結(jié)構(gòu)層次和分子組裝的模型[17]1 Model describing the structural hierarchy and molecular assembly in coco白分子的構(gòu)象主要分為兩類：無規(guī)卷曲/α-螺旋構(gòu)象和β-折疊構(gòu)穩(wěn)定性較差，在一定條件下很容易向β-折疊構(gòu)象轉(zhuǎn)變[20]。絲素有特定的紅外吸收范圍，因此可以根據(jù)峰位的來定性判斷蛋白素蛋白紅外光譜中峰位的歸屬如表 1.1 所示[21-23]。同時絲素蛋線衍射譜圖中也能表現(xiàn)出來，，在以往的研究中[17,24-25]將 2θ=2 o定義為α-螺旋構(gòu)象，2θ=9.1，16.71，20.34，24.49，30.9，.12 定義為β-折疊構(gòu)象。表 1.1 蠶絲絲素蛋白紅外光譜中峰位的歸屬Table 1.1 Assignments of peak position in FTIR of silk fibroin置 酰胺譜帶 二級結(jié)0 cm-1酰胺 I β-轉(zhuǎn)角0 cm-1酰胺 I 無規(guī)卷曲/α

提高了蠶絲的熱穩(wěn)定性和導電性。此外 X 射線衍射和紅外光譜結(jié)果表明，實驗組蠶絲β-折疊含量均低于對照組。2015 年，Cai[34]等通過給家蠶添食涂抹了納米 TiO2的桑葉，成功得到了機械性能和抗紫外能力均有提高的蠶絲。如圖 1.2 所示，當 TiO2的添食濃度為 1 %時，脫膠蠶絲的斷裂強度 548 ± 33 MPa 較對照組蠶絲斷裂強度 393 ± 36 Mpa 提高了39.4%，脫膠蠶絲的斷裂延伸率16.7 ± 0.8 %較對照組蠶絲斷裂延伸率15.3 ± 1.6 %提高了 9.2 %。對 1 %TiO2脫膠蠶絲進行紫外光照射，發(fā)現(xiàn)照射后，蠶絲斷裂強度僅下降了 15.9 %。江蘇科技大學工學碩士學業(yè)論文
【學位授予單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S881;TB383.1;TS102.33

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