硕士学位论文 论文题目 液相和凝膠相单层磷脂膜在 还原氧化石墨烯表面的自组装 研究生姓名 芮龙飞 指导教师姓名 元冰 专 业 名 称 物理学 研 究 方 向 软凝聚态物理 论文提交日期 2015 姩4 月 液相和凝胶相单层磷脂膜在还原氧化石墨烯表面的自组装 中文摘要 液相和凝胶相单层磷脂膜在还原氧化石墨烯表面的自组装 中文摘要 細胞生物膜对细胞间的物质运输、信号传递和能量传导有着重要作用生物 膜对细胞周围环境的响应性一方面影响着这些重要的生物学过程，另一方面也决 定了某些生物材料的实际应用生物膜的主要结构是磷脂双分子膜。因此更好 的了解磷脂膜的环境响应性和动力学组裝机制有助于认识这些生物学过程，同时 可以为新型生物工程材料的设计提供指导在本论文的工作中，我们主要利用原 子力显微镜技术探究具有液相及凝胶相的不同种类磷脂分子在单层还原氧化石 墨烯表面自组装成为单层膜的形貌行为及性质。结果显示还原氧化石墨烯的微 小结构细节由于磷脂分子在其表面组装成膜后的形貌和侧向流动性的巨大差异 而被放大。本工作帮助我们更深入的了解了生物膜对還原氧化石墨烯表面物理化 学性质的分子响应机制也可为设计新型的还原氧化石墨烯基复合生物纳米材料 提供指导。 本论文研究的内容主要有： （1）在云母表面铺设了具有单层结构的氧化石墨烯以及还原氧化石墨烯； （2 ）利用Langmuir-Blodgett (LB)技术在还原氧化石墨烯表面组装了具有不同 楿的磷脂分子，并利用原子力显微镜技术表征了其表面形貌；（3 ）通过降低磷脂 膜的表面压解释了磷脂分子在还原氧化石墨烯表面的组裝形态；（4 ）通过提高 体系温度，进一步描述了磷脂分子与还原氧化石墨烯表面的相互作用对脂分子流 动性的影响原子力显微镜的表征結果显示，还原氧化石墨烯是一个表面疏水、 带有缺陷小孔的芳香烃平面当覆盖磷脂膜的相态以及膜压改变时，所得到的磷 脂形貌以及側向流动性也不同常温下是液相的 DOPC 磷脂分子，它在还原氧 化石墨烯表面铺展后其疏水尾链与还原氧化石墨烯的疏水芳香烃骨架紧密结 匼，同时在还原氧化石墨烯的缺陷小孔周围聚集、形成较高环形区域然而对于 常温下是凝胶相的 DPPC 分子，它则在还原氧化石墨烯表面组装形成了连续均匀 的膜磷脂分子的疏水尾链和还原氧化石墨烯表面之间的亲和性进一步影响了磷 I 中文摘要 液相和凝胶相单层磷脂膜在还原氧化石墨烯表面的自组装 脂膜的侧向流动性。本工作以还原氧化石墨烯引导磷脂分子自组装为例证明了 固体基底表面的局域结构及物理囮学性质对引导生物膜组装及其相行为具有极 其重要的影响。 关键词：单层磷脂膜；界面相互作用；液相；凝胶相；还原氧化石墨烯； 自組装特性 作 者：芮龙飞 指导教师：元 冰 II 液相和凝胶相单层磷脂膜在还原氧化石墨烯表面的自组装

表面张力仪——所有资料文档均為本人悉心收集全部是文档中的精品，绝对值得下载收藏！

力学表面张力仪可测量表面张力、界面张力、临界胶束浓度、动态接触角、固体表面自由能、粉体润湿性、悬浊液沉降速度和液体密度等可用于科研、研发和质量控制領域。

力学表面张力仪可精确测量一系列的材料性质表界面张力和接触角可以为气液固三相间的相互作用提供非常有价值的信息。而这┅相互作用在如下研究中起到重要作用：润湿性、吸附性、配方科学、表面活性剂研发、粘附性

力学张力仪可以为液体或固体表面的控淛、发展或者改性提供有效的信息，这里给出了几个应用实例：

表面活性剂广泛应用于清洁剂、油漆、墨水、颜料、食品工业和化妆品等荇业以改进乳液的润湿性和稳定性。力学张力仪通过提供表界面张力以及临界胶束浓度（CMC测量）可广泛应用于表面活性剂研发和配方。

润湿性是指固体表面保持液体的能力类似研发防水材料等应用需要尽量降低润湿性；而洗发水等应用则需要最大化这一性质。Sigma力学张仂仪可以使用Wilhelmy法非常方面的测量板材和纤维的动态接触角以及润湿性

在油墨和印染配方中，颜料粉体需要在溶液中均一稳定的分散因此其润湿性十分重要。Sigma 700/701可以通过Washburn的方法研究染料粉体的吸附性能及接触角

变压器冷却、绝缘、防电弧用的绝缘油的油水界面张力与其纯喥及功能性相关。电应力和污染物可能会改变油品的性质而按照ASTM D971标准设计的Sigma 702ET可用于油品质量控制。

Sigma力学张力仪可测量：

液体内部的分子受到各向同性的引力,而界面处分子的引力更多的来自于体相而非其他方向气液界面处变弱的引力引起了可以测量的表面张力性质。而在液液界面处的类似参数称为界面张力

接触角用以测量液体对固体的润湿性，固液两相可以相吸或相斥如相吸，则可形成小于90度的低接觸角反之，则接触角大于90度

所有Sigma产品测量的基本原理就是使用高灵敏天平记录和分析探针或样品的受力变化。

当固体接触液体表面时液体趋向于形成半月面。这一半月面可以在固体表面形成与表面张力相关的拉力Sigma系列产品可使用可完全润湿的白金环或板来简化计算，从而精确测量表界面张力

对于吊板法测量的修正使用的是Huh and Mason模型（Zuidema&Waters模型可选）临界胶束浓度（CMC）是通过测量不同浓度溶液的表面张力来實现的。CMC是指表面张力不在与表面活性剂浓度相关的浓度点

动态接触角可通过将固体样品浸入（前进角）或拉出（后退角）液体而测量。液体对于固体所施加的外力可用来计算前进角和后退角样品必须具有均匀的形状和表面性质（如单根纤维、传感器板、金属棒等）

通過测量不同液体在同一固体上的接触角，可计算固体的表面自由能

装满粉体或纤维的容器降低到液体界面，仪器监控液体浸润粉体过程Φ重量的变化

粉体沉降探针悬挂到Sigma微天平上。仪器记录探针上沉积物的重量随时间的变化从而研究颗粒在重力作用下沉降的过程。

将密度探针推入到液体洁面通过监控外力的变化来计算液体的密度。

Sigma 703D是可以提供精确表界面张力测量的独立式坚固耐用的力学张力仪同時也可以做手动CMC测量。

开放的设计以及极其方便的控制面板操作，使得Sigma 703D可以无需连接外部电脑情况下简易操作测量结果可以实时的显礻在集成的数码显示屏上，也可以通过数据传输软件转移到电脑上

通过控制手动样品台，Sigma 703D可以简单快速独立的操作

提供温控夹套、温喥探针、气相温控等附件实现温度控制，同时提供玻璃烧杯、白金板、白金环、密度球、校准工具和环校正工具等打印机也可以直接连接仪器来进行数据打印。