Morpho蝴蝶蝶翅微纳结构气敏特性分析

王正龙， 邬文俊， 史　迎

(湖北工业大学 机械工程学院， 湖北 武汉 430068)

Morpho蝴蝶蝶翅微纳结构气敏特性分析

王正龙， 邬文俊， 史迎

(湖北工业大学 机械工程学院， 湖北 武汉 430068)

[摘要]基于Morpho蝴蝶蝶翅在气体中反射率与介质折射率关系的研究，提出一种简单、快捷的气体敏感性检测方法。在Morpho蝶翅微纳结构基础上，建立一种便于分析的平面结构模型，研究模型参数对反射率的影响。将仿真结果与测试结果对比发现：介质浓度不同折射率不同，光学特性表现则不同，浓度越高，折射率增大，反射光谱峰值减小且向波长较大方向偏移。这一结论揭示了Morpho蝶翅气体敏感性是由于气体介质在蝶翅表面形成了液体薄膜，从而改变光学特性所导致的。

[关键词]Morpho蝴蝶；气体敏感性；光学特性

Morpho蝶翅微纳结构在挥发性液体介质中呈现不同的色彩[1]，这种色彩变化是由于介质折射率改变而造成的。如果能将这种结构应用于气体介质的检测，将会对气体检测带来新方向。利用生物结构模型制成的材料如今已被广泛应用于气体的检测，在国外，Biró小组利用电阻变化来检测气体[2]；Míguez小组利用一维光子晶体实现对化学液体和气体的检测。在国内，吉林大学科研组利用晶体在特定环境下折射率发生变化来进行气体检测；华中科技大学科研组对液体和气体敏感性检测也做了许多实验研究[3]。目前，气体多数检测方法都不够理想，达不到预想效果。本文拟采用Morpho蝴蝶蝶翅特有的生物结构，以此为模板，研究其在不同模型下光谱变化规律，分析结构参数不同对反射率的影响，对仿生气体传感器的设计提供理论基础。……