【技术连载】《纺织材料学》-第六章-1

第六章 纤维的表面性质

纤维的表面性状是构筑纤维集合体的客观基础。纤维的表面是外力，光、热辐射，电磁和液、汽体作用的直达部位和主要载体。纤维表面同时也是发生老化、破坏、产生缺陷的主体。

本章仅介绍一些基本概念及现象，并以传统的摩擦和浸润表达为主。

第一节 纤维表面的内涵

一、表面的基本概念

纤维表面的表达与物理或物理化学所述表面一致，包括表面结构、表面性质和表面状态。

1. 纤维表面的定义

所谓纤维表面是指纤维表层 0.5~5nm 内的组成、结构和其亚微米尺度及其以下的表观形态。显然，是微尺度（micro-scale），确切地说是形态亚微米尺度（submicro-scale）、厚度纳米尺度（nanoscale） 和分子尺度（molecular scale）。

纤维表面结构与组成是非对称和不均匀的，如图 6-1 所示。 相对来说，界面要厚得多，因为其至少有两个“表面”完成过渡，见图 6-2。但两个表面的过渡互为“溶合”，或晶体缺陷的界面，其厚度亦可与纯表面一样，甚至更小。

2. 表面能

所谓表面能，又称表面自由能，是指形成单位面积表面所消耗的功。

二、纤维表面涉及的内容

纤维表面主要涉及表面结构、表面性质和表面表征方法。

1. 纤维表面结构内涵

纤维表面结构包括要素：表面厚度、表面形态、表面组成和表面结构（狭义的）。 表面形态是表层的外轮廓，同样是微尺度的，但跨度较大，在原子尺度～亚微米尺度范围内，如扫描隧道电子显微镜 STM（Scanning tunneling microscope）或原子力显微镜 AFM（Atomic force microscope）所看到的表面原子排列轮廓，见图 6-4，以及羊毛鳞片表面和兔毛的鳞片形态，分别见图 6-5(a)和(b)

2. 纤维表面所涉及的基本物理性质

纤维表面性质主要涉及人们所熟悉的摩擦性质，浸润性质。还有纤维表面的热学、光学、电学性质，以及表面缺陷引起的力学性质劣化等。

3. 纤维表面结构与性质的一般分析方法

表面分析是一个专门化的学科，涉及分析理论、测量方法和仪器设计与应用技术。

(1) 表面组成分析

(2) 表面结构分析

(3) 表面形态分析

(4）表面电子能态分析

(5）表面性质分析

4. 纤维的表面改性

纤维表面改性是纤维表面分析研究的主要目的，是期望通过有效方便的表面处理获得理想、实用、新型纤维的主要方法。

编辑：纺织大学堂

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