随着5G时代的到来,计算任务的复杂性和应用场景的多样化导致对计算机的存储密度和功耗提出了更高要求。因此迫切需要探索一种新方案来解决数据传输的瓶颈问题。忆阻器由于可以将存储和计算集成为一个单元,并在高效能和硬件开发成本等方面的优势从而吸引了大家的关注。然而忆阻器的发展也面临很多挑战,首先,随着简单氧化物研究的逐渐成熟,研究人员开始选择性能更优异的二维金属氧化物材料,并且未来忆阻器的一个研究方向是制造仿人机器人,重点是要突破对人体感觉系统的模拟,然而忆阻器已经实现的仿生功能还处于基础水平,已不能满足未来的研究需要。另一方面,天然蛋白质由于具有生物相容性好、柔韧性高、重量轻等多方面的特性而越来越受到人们的关注,并且,相比于无机忆阻器,生物忆阻器更适用于可穿戴设备。因此,针对上述两方面的问题,本论文研究了二维氧化物材料以及有机羊毛角蛋白材料制备的忆阻器。具体内容如下:一、利用性能优异的二维TiO2纳米片材料制备了器件。首先采用多种微观表征手段获得了TiO2纳米片的形貌。验证了器件稳定的电压和脉冲特性后,器件实现了对突触功能的模拟,同时器件具备良好的非易失性特点。为了探索对人类伤害感受器行为的模拟,本论文创造性的提出了一种验证伤害感受器行为的脉冲方案。在该方案的应用下,器件成功模拟了伤害感受器的敏感、脱敏、痛觉过敏和超敏行为。为了更精确的反映器件的导电机制,采用不同的导电机理分析了器件的I-V特性,根据不同拟合结果的“D值”确定器件的高阻和低阻更符合Hopping机制。该人工伤害感受器的实现为制备多功能忆阻器提供了范例。二、利用有机羊毛角蛋白（Wool keratin,WK）材料制备了Ag/WK/ITO/PEN柔性器件。并采用了紫外线光照射（UV）的方法使蛋白质分子间发生化学交联,从而提高了WK的结构稳定性。对比了UV处理后和未处理器件的电学特性和导电机制发现通过UV处理可以显著提高器件的电学性能。此外,这种柔性器件具有较强的机械阻力,可以承受高达1.2 mm的弯曲半径。该柔性器件可以模拟典型的记忆特性和突触功能。仿真结果表明,用这种基于交联WK薄膜的器件构成的记忆网络具有95.8%的记忆学习精度和模式学习能力。通过分析器件的物理机制可以发现器件开关行为是Ag离子的迁移导致的。这种基于交联WK薄膜的器件在可穿戴和灵活的神经元计算系统中具有应用潜力。