棉花是世界上zui主要的農(nóng)作物之一,生產(chǎn)成本低、產(chǎn)量大,適合制作各類衣服、家具布和工業(yè)用布。棉花作為我們生活中*的東西,你想知道棉花的微觀世界是什么樣的嗎?你知道新鮮棉花和成品棉花的微觀形貌有何差別嗎?(說句大實(shí)話,小編在接觸飛納電鏡之前,也不知道)下面讓飛納電鏡為你一層一層剖開這神秘的面紗。
新鮮的棉花含有一定的水分,且不導(dǎo)電。對(duì)于一般的掃描電鏡來說,樣品倉的真空度要求是比較高的,因此含水樣品是不能直接觀察的,往往需要進(jìn)行繁瑣脫水處理,或者用環(huán)境掃描電鏡(ESEM)進(jìn)行觀察。飛納電鏡的樣品倉采用低真空設(shè)計(jì),對(duì)含水或不導(dǎo)電的樣品可以直接進(jìn)行觀察。我們對(duì)新鮮的棉花不作任何處理,取一小部分樣品粘在樣品臺(tái)上,放入飛納電鏡,直接觀察。從圖中可以看到新鮮的棉花為飽滿的柱狀結(jié)構(gòu),整齊排列。
圖 1 新鮮棉花的掃描電鏡圖
棉花不導(dǎo)電,但是碳化溫度非常低,高倍下容易被電子束擊穿并碳化。為了觀察更多的表面細(xì)節(jié)信息,需要對(duì)棉花噴金。圖2是噴金后棉花的掃描電鏡圖,左圖為新疆的棉花,右圖為河北的棉花。從圖中可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)有趣的現(xiàn)象,單個(gè)棉花絲有棉花節(jié),而且新疆棉花的棉花節(jié)要比河北的明顯。棉花表面的微纖絲是呈螺旋狀排布的,這里就可以大膽推測微纖絲的排列對(duì)棉花脫水后的形狀有很大的影響。
(a)
(b)
圖 2 (a)圖為新疆棉花,(b)圖為河北棉花
為了獲得棉花的截面信息,我們用樹脂包埋棉花,做成金相??梢钥吹絾胃藁ńz的壁厚為3μm左右。
圖3 棉花截面
將棉花室溫晾干,我們可以看到一個(gè)有趣的現(xiàn)象,圓柱狀的棉花絲逐漸變成螺旋狀(圖4),這與棉花微纖絲的排列有關(guān)。上文提到過,棉花的微纖絲是呈螺旋狀排列的,脫水時(shí),棉花朝垂直于微纖絲的方向收縮,zui終形成螺旋狀結(jié)構(gòu)。
圖4 脫水棉花
棉花絲的粗細(xì),往往影響著棉花成品的觸感與質(zhì)量。棉花質(zhì)量的主要指標(biāo)有長度、馬克隆值、含雜率、品級(jí)等。其中馬克隆值是反映棉花纖維細(xì)度與成熟度的綜合指標(biāo),數(shù)值越大,表示棉花絲越粗,成熟度越高。當(dāng)棉花絲較細(xì)時(shí),生長期較短,成紗截面的纖維根數(shù)多,強(qiáng)力高,可以紡制中棉紗。因此,對(duì)于棉花絲直徑尺寸的檢測有著重要的意義。我們采用飛納電鏡的纖維統(tǒng)計(jì)分析測量系統(tǒng)進(jìn)行測量,這種軟件可以測量從納米到亞微米量級(jí)的纖維,數(shù)秒之內(nèi)采集數(shù)百纖維的直徑信息,每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)均經(jīng)過50次測量取平均值。根據(jù)統(tǒng)計(jì)信息自動(dòng)生成纖維直徑分布柱狀圖,并導(dǎo)出數(shù)據(jù)文件。從柱狀分布圖,可以直觀地看到所測的棉花的直徑在18μm左右。
軟件操作界面
纖維測量圖片
纖維直徑分布柱狀圖
圖 5 纖維統(tǒng)計(jì)分析測量系統(tǒng)測纖維直徑
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