【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于用于材料和表面科学的纳米，具体涉及一种碳酸镉-胶原纳米纤维及其制备方法与应用。
技术介绍
1、忆阻器作为一种非线性电阻，其独特的忆阻特性使其能够做到数据的存储、计算以及加密，被认为是下一代非易失性存储设备最有前途的候选之一。目前已经有多种无机和有机材料被用作忆阻器材料，但无机材料忆阻器对电压和电流的变化不敏感；而聚合物或金属复合材料忆阻器又表现出较差的电阻切换性能，开发集两者优势性能于一体的无机-有机复合材料基忆阻器有望解决这一问题，有研究表明材料的结构对忆阻器器件的性能也有较大的影响，规则的离子通道或有序的结构有助于离子/原子迁移，从而一定程度上改善忆阻器的性能，因此开发具有有序离子通道的无机-有机复合材料是提高忆阻器性能的难点。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的不足，提供一种碳酸镉-胶原纳米纤维及其制备方法与应用，该碳酸镉-胶原纳米纤维中碳酸镉纳米颗粒沿着胶原纤维长轴方向有序紧密排列，形成定向结构，其作为忆阻功能层有利于离子快速传输，具有高忆阻性能。
2、本专利技术提供一种碳酸镉-胶原纳米纤维，所述碳酸镉-胶原纳米纤维由碳酸镉纳米颗粒在胶原纤维内部有序密集生长得到，所述碳酸镉纳米颗粒延胶原纤维长轴方向取向排列，形成定向结构。
3、按上述方案，所述碳酸镉纳米颗粒粒径为20-40nm，所述碳酸镉-胶原纳米纤维直径为200-600nm。
4、本专利技术还包括上述碳酸镉-胶原纳米纤维的制备方法，具体步
5、1)将氯化镉和4-羟乙基哌嗪乙磺酸溶于水中，得到溶液a；
6、2)将碳酸钠、氯化钠溶于水中，得到碳酸钠和氯化钠的混合溶液，将聚丙烯胺盐酸盐配制成聚丙烯胺盐酸盐水溶液，然后将所得聚丙烯胺盐酸盐水溶液加入碳酸钠和氯化钠的混合溶液中，得到溶液b；
7、3)将步骤1)所得溶液a用蠕动泵缓慢滴加至步骤2)所得溶液b中，得到矿化溶液，将冷冻切片处理的肌腱薄片浸入所述矿化溶液中进行矿化，后处理得到单根碳酸镉-胶原纳米纤维。
8、按上述方案，步骤1)所述溶液a中氯化镉的浓度为20-60mm(mmol/l)，所述氯化镉与4-羟乙基哌嗪乙磺酸的摩尔比为1-2：1。
9、按上述方案，步骤2)所述碳酸钠和氯化钠的混合溶液中碳酸钠的浓度为20-60mm，所述碳酸钠与氯化钠的摩尔比为1-3：15。
10、按上述方案，步骤2)所述聚丙烯胺盐酸盐的分子量为120000-200000，所述聚丙烯胺盐酸盐水溶液浓度为200-800μg/ml，所述碳酸钠和氯化钠的混合溶液中碳酸钠的质量与聚丙烯胺盐酸盐水溶液中聚丙烯胺盐酸盐的质量比为150-2000：1。
11、按上述方案，步骤3)溶液a中氯化镉与溶液b中碳酸钠的摩尔比为1：1-3。
12、按上述方案，步骤3)蠕动泵工作转速为30rpm。
13、按上述方案，步骤3)矿化温度为25-37℃，矿化时间为3-24h。
14、本专利技术还包括上述碳酸镉-胶原纳米纤维在制备忆阻器方面的应用。
15、本专利技术进一步提供利用上述碳酸镉-胶原纳米纤维制备的忆阻器，所述忆阻器以碳酸镉-胶原纳米纤维作为忆阻功能层。
16、本专利技术还包括上述忆阻器的制备方法，具体步骤如下：将两根电极(如二氧化硅作为基底的银电极)相互交错设置，利用厚度为2-5mm的柔性聚二甲基硅氧烷薄膜粘附所述碳酸镉-胶原纳米纤维，将其转移并搭接在两根电极上，即得到忆阻器。该制备过程在常温常压下即可实现，简化纳米线转移步骤，降低能耗。
17、在本专利技术中，选取易于形成前驱体的功能无机材料碳酸镉在37℃下进行胶原矿化，胶原纤维内部的限域空间导致矿物颗粒在其内部取向生长，形成定向结构，加速离子传输效率，形成高性能的单根纳米线忆阻器件。
18、本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术的碳酸镉-胶原纳米纤维具有有序的定向结构，提高离子传输效率，具有高忆阻性能，在忆阻器领域具有良好的应用前景；2、本专利技术以生物基质胶原纤维作为模版，通过胶原内矿化的方式制备了单根碳酸镉矿化胶原纤维，反应条件温和且制备工艺简单，易于产业化生产。
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1.一种碳酸镉-胶原纳米纤维，其特征在于，所述碳酸镉-胶原纳米纤维由碳酸镉纳米颗粒在胶原纤维内部有序密集生长得到，所述碳酸镉纳米颗粒延胶原纤维长轴方向取向排列，形成定向结构。
2.根据权利要求1所述的碳酸镉-胶原纳米纤维，其特征在于，所述碳酸镉纳米颗粒粒径为20-40nm，所述碳酸镉-胶原纳米纤维直径为200-600nm。
3.一种权利要求1或2所述的碳酸镉-胶原纳米纤维的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
4.根据权利要求3所述的碳酸镉-胶原纳米纤维的制备方法，其特征在于，步骤1)所述溶液A中氯化镉的浓度为20-60mM，所述氯化镉与4-羟乙基哌嗪乙磺酸的摩尔比为1-2：1。
5.根据权利要求3所述的碳酸镉-胶原纳米纤维的制备方法，其特征在于，步骤2)所述溶液B中碳酸钠的浓度为20-60mM，所述碳酸钠与氯化钠的摩尔比为1-3：15，步骤2)所述聚丙烯胺盐酸盐的分子量为120000-200000，所述聚丙烯胺盐酸盐水溶液浓度为200-800μg/mL，所述碳酸钠和氯化钠的混合溶液中碳酸钠的质量与聚丙烯胺盐酸盐水溶液中聚丙烯胺盐酸
6.根据权利要求3所述的碳酸镉-胶原纳米纤维的制备方法，其特征在于，步骤3)溶液A中氯化镉与溶液B中碳酸钠的摩尔比为1：1-3。
7.根据权利要求3所述的碳酸镉-胶原纳米纤维的制备方法，其特征在于，步骤3)蠕动泵工作转速为30rpm；步骤3)矿化温度为25-37℃，矿化时间为3-24h。
8.如权利要求1或2所述的碳酸镉-胶原纳米纤维在制备忆阻器方面的应用。
9.一种利用权利要求1或2所述的碳酸镉-胶原纳米纤维制备的忆阻器，其特征在于，所述忆阻器以权利要求1或2所述的碳酸镉-胶原纳米纤维作为忆阻功能层。
10.一种权利要求9所述的忆阻器的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：将两根电极相互交错设置，利用厚度为2-5mm的柔性聚二甲基硅氧烷薄膜粘附权利要求1或2所述的碳酸镉-胶原纳米纤维，将其转移并搭接在两根电极上，即得到忆阻器。
...【技术特征摘要】
1.一种碳酸镉-胶原纳米纤维，其特征在于，所述碳酸镉-胶原纳米纤维由碳酸镉纳米颗粒在胶原纤维内部有序密集生长得到，所述碳酸镉纳米颗粒延胶原纤维长轴方向取向排列，形成定向结构。
2.根据权利要求1所述的碳酸镉-胶原纳米纤维，其特征在于，所述碳酸镉纳米颗粒粒径为20-40nm，所述碳酸镉-胶原纳米纤维直径为200-600nm。
3.一种权利要求1或2所述的碳酸镉-胶原纳米纤维的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
4.根据权利要求3所述的碳酸镉-胶原纳米纤维的制备方法，其特征在于，步骤1)所述溶液a中氯化镉的浓度为20-60mm，所述氯化镉与4-羟乙基哌嗪乙磺酸的摩尔比为1-2：1。
5.根据权利要求3所述的碳酸镉-胶原纳米纤维的制备方法，其特征在于，步骤2)所述溶液b中碳酸钠的浓度为20-60mm，所述碳酸钠与氯化钠的摩尔比为1-3：15，步骤2)所述聚丙烯胺盐酸盐的分子量为120000-200000，所述聚丙烯胺盐酸盐水溶液浓度为200-800μg/ml...
【专利技术属性】
技术研发人员：傅正义，郑灼知，平航，谢浩，王为民，王皓，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：
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