纖維結構
| 纖維結構 |
纖維結構是一種化學結構，包括形態結構和聚集態結構2種。組成纖維的結構單元在相互作用達到平衡時在空間的幾何排列稱為纖維結構。固態物質的結構有簡單、有複雜，如均勻簡單結構的玻璃、金屬、塑料等，多為人工作為的結果；而天然纖維、生物體乃至人工作為的化學纖維、微米或納米結構的微機械系統（MEMS、NEMS）結構極為複雜。其中纖維的結構是相當複雜的，是由基本結構單元經若干層次的堆砌和混雜所組成的，並決定纖維的性質。
目錄
簡介
纖維的結構包括形態結構、聚集態結構和大分子結構三個方面。形態結構包括截面形態和縱向表面形態，截面形態反映了纖維的橫截面形態和纖維內部空隙的數目、大小及分布，縱向表面反映了纖維表面的光滑和粗糙情況。聚集態結構決定纖維力學性能的主要因素，包括晶態結構、非晶態結構和取向度。晶態結構指大分子相互之間整齊、穩定地排列而結合在一起，每一鏈節，甚至每一基團或原子，都處在三維空間一定的相對位置上或區域內，成為整齊而有規律的點陣排列結構，並有較大的結合能，大分子排列比較整齊，縫隙孔洞較少，表現出強度較高而變形較小。非晶態結構指大分子不呈晶態結構那樣規則整齊派排列的各種凝聚態，大分子排列比較紊亂，堆砌比較疏鬆，其中有較多的縫隙孔洞，表現出強度較低而變形較大。實際上紡織纖維是晶態結構和非晶態結構的混合物。取向度指大分子排列方向和纖維軸向符合的程度，纖維的取向度較高時，纖維的拉伸強度一般較高，伸長能力較小。
評價
纖維的形態結構，是指纖維在光學顯微鏡或電子顯微鏡乃至原子力顯微鏡（AFM）下能被直接觀察到的結構。諸如纖維的外觀形貌、表面結構、斷面結構、細胞構成和多重原纖結構，以及存在纖維中的各種裂隙和孔洞。一般將形態結構按尺度和部位分為表觀形態、表面結構和微細結構三類。表觀形態，主要討論纖維的外觀的宏偉形狀和尺寸，包括纖維的長度、粗細、截面形狀和捲曲或轉曲等。表面結構，主要涉及纖維表面的形態及表層的構造，是微觀形態和尺度的問題，微細結構，是指纖維內部的有序區（結晶或趨向排列區）和無序區（無定形或非結晶區）的形態、尺寸和相互間的排列與組合，以及細胞構成與結合方式。由於顯微觀察術的發展，微細結構的尺度已覆蓋了纖維晶區的的一般尺寸（20~200nm），並可達到1nm尺度，甚至0。1nm（A0級）。因此，聚集態結構和分子結構的內容，已可或將可在以觀察學為基礎的纖維微細結構中討論。纖維是柔軟細長物，其微細結構的基本組成單元大多為細長纖維狀物質，統稱為原纖（fibril），故纖維微細結構的主題內容是纖維的原纖結構與排列。大多數的造紙纖維是(樹木的)韌皮纖維，它們起到樹根和樹葉間水分和營養物質的輸送作用。纖維是中空的管，由木素粘連在一起。木素硬脆，在光線照射下隨着時間延長而變黃。原料中的半纖維素與木素是共存的。半纖維素與木素來連接的纖維間區域被稱為胞間層，它們把原纖維連接起來。半纖維素和木素也存在於整個纖維壁中，連接在一起成為潤濕的微纖維。纖維的表面由線狀的長原纖維組成，橫截面積為400nm×400nm。這些原纖維也可以分成更細小的纖維，橫截面積為10nm×10nm，它們被稱為微原纖維。每個微原纖維又由數百根纖維素大分子平行捆在一起組成。纖維壁由四個不同的層組成。外面第一層壁的每個細胞非常薄，無規律地排放在纖維上。第二層由S1、S2、S3組成，原纖維以平行螺旋狀排列，只是各層與纖維的軸向的夾角不同。內層的第二層S2是最厚的，占纖維素纖維的80%～95%。[1]