赛默飞扫描电镜在纤维表征上有诸多应用,主要包括以下几个方面:
纤维表面形态:可以清晰地观察到纤维表面的纹理、粗糙度、是否有裂缝、孔洞等特征。例如,天然纤维如棉纤维,通过扫描电镜可看到其表面的天然转曲和细微的沟壑;而化学纤维如聚酯纤维,表面相对光滑,可能会有一些生产过程中留下的微小划痕或凸起。
纤维截面形状:准确呈现纤维的截面形状,不同纤维的截面形状各异,如圆形、椭圆形、三叶形、中空形等。以三叶形的腈纶纤维为例,扫描电镜能清楚展示其独特的三叶形截面结构,这种结构与纤维的性能密切相关,如三叶形结构可增加纤维的覆盖性和蓬松度。
纤维端部形态:观察纤维端部的形态,如是否有整齐的切口、拉丝现象或破损等。在纤维加工过程中,纤维端部的形态会影响其后续的加工性能和产品质量,通过扫描电镜可以对其进行详细观察和分析。
内部结构:借助扫描电镜可以观察纤维的内部结构,如是否存在微孔、晶格结构等。例如,对于一些具有多孔结构的纤维,扫描电镜能够清晰地显示出其内部孔隙的大小、分布及连通性,这些孔隙结构对纤维的吸附性能、透气性等有重要影响。
取向结构:通过观察纤维表面的纹理方向和晶体结构的取向,可以分析纤维的取向程度。纤维的取向结构与其力学性能密切相关,取向度高的纤维在拉伸方向上具有较高的强度。
元素分析:赛默飞扫描电镜配备能谱仪(EDS)等附件后,可以对纤维表面的元素进行定性和定量分析。例如,对于含有不同添加剂或经过表面处理的纤维,能谱分析可以确定纤维表面的元素组成,帮助了解添加剂的分布情况以及表面处理的效果。
成分 mapping:能谱仪还可以进行成分 mapping 分析,直观地展示纤维表面不同元素的分布情况。例如,在研究纤维的复合结构或表面改性时,通过成分 mapping 可以清晰地看到不同成分在纤维表面的分布区域和边界,有助于深入理解纤维的结构与性能关系。
损伤分析:在纤维的使用过程中,可能会受到各种外力作用而产生损伤。扫描电镜可以观察到纤维表面的磨损、断裂、裂纹扩展等损伤现象,分析损伤的程度和原因,为改进纤维的性能和使用条件提供依据。
老化研究:对于长期使用或暴露在特定环境下的纤维,扫描电镜可以观察其老化后的微观结构变化。如纤维表面的脆化、龟裂以及内部结构的破坏等,从而评估纤维的老化程度和寿命,为纤维材料的耐久性研究提供重要信息。
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