近年来,丝素蛋白材料由于其良好的机械性能、生物相容性和生物降解可调控性在组织工程、柔性电子和生物医药等领域的应用取得了重大的进展。其中丝素蛋白复合材料由于其功能可控、性能优异等优势,如石墨烯与碳纳米管可以调控丝素蛋白材料的力学性能,羊毛角蛋白可以调控丝素蛋白材料的生物降解速率,是目前丝素蛋白材料研究的热点领域。目前,丝素蛋白复合材料的研究主要集中在材料功能的多样化以及性能优化方面,其在掺杂材料(异质基底及添加剂分子)影响下的成核生长机理的研究还较为欠缺。丝素蛋白复合材料中,其宏观功能及性能取决于其介观结构的关联长度,结合强度,拓扑结构以及有序度等。因此,丝素蛋白复合材料中,丝素蛋白的成核生长动力学过程就决定了其微观结构,以及宏观性能。在本论文中,我们以多层石墨(异质基底)以及牛血清蛋白(添加剂分子)体系为例,采用原子力显微镜液相原位测试,研究了丝素蛋白纤维在异质基底上的成核生长机制,及添加剂分子对丝素蛋白纤维成核生长的影响,研究结果发现:(1)丝素蛋白溶液能够在多层石墨上发生定向组装生长,从而获得有序的丝素蛋白纤维组装结构。作为对照实验,我们还研究了丝素蛋白纤维在玻璃和云母两种基底上的原位成核生长过程,结果表明石墨基底对丝素蛋白纤维的生长具有定向的诱导作用,其取向对称性为六次对称轴,与石墨的晶体结构具有相同的对称性;(2)外源添加剂分子例如牛血清蛋白(Bovine Serum Albumin,BSA)、牛血清蛋白金纳米簇(Bovine Serum Albumin Protein-Templated Gold Nanocluster,BSA@AuNCs)会对丝素蛋白纤维在多层石墨上的生长产生影响,包括生长速率和结构取向等。少量BSA会延缓丝素蛋白晶体网络结构的形成,纤维的生长速率也会变慢;而加入了大量的BSA后,整个体系中总蛋白质的含量增多,减小了丝素蛋白分布范围,限域的存在也进一步促进丝素蛋白分子亲疏水作用,提高丝素蛋白晶体网络的形成效率,促进了丝素蛋白纤维的生长。在丝素蛋白溶液中加入BSA@AuNCs溶液后,丝素蛋白纤维的生长速率有了一定提升,根据成核理论,这相当于引入了外来晶核作为诱发条件,促进了丝素蛋白在晶核表面的生长。综上,上述研究揭示了丝素蛋白纤维在多层石墨基底上的外延成核生长机制,以及添加剂分子对丝素蛋白在石墨表面外延生长的影响。由于成核机理在高性能软材料(如强纤维)和柔性器件的制造技术中起着至关重要的作用,而模板化的成核机制目前报道较少,因此我们的工作不仅为掺杂材料作为调控器控制蚕丝蛋白凝胶化过程提供了指导,同时也为今后软材料功能化和柔性器件的研究奠定了基础。