纤维素纤维的纳米力学亚表面表征
应用物理
2021-05-11 v1 化学物理
摘要
单根纤维的力学性质在造纸生产过程中对于调控并适配其目标应用领域的性能至关重要。力学性质的描述通常基于线性化假设，且无法在三维空间上实现局部或空间分辨的表征。在对纤维素纤维进行拉伸试验或纳米压痕实验时，通常只能获得一个力学参数，如弹性模量或硬度。为获取纤维更细致的力学图像，关键在于确定其随深度变化的力学性质。为此，我们讨论一种基于原子力显微镜的方法，通过静态力-距离曲线考察局部刚度随压痕深度的变化。该方法已应用于棉短绒纤维（从成品纸页中提取）以及天然原棉纤维，以更好地理解造纸生产中纸浆处理过程对力学性质的影响。两类纤维在干、湿条件下的力学性质变化均被表征。亚表面成像揭示了纤维结构中哪一层壁保护纤维免受力学载荷。通过三维联合显示，可建立近表面纤维内部的空间分辨力学图谱。此外，我们用荧光蛋白标记的碳水化合物结合模块对纤维进行标记，以将原子力显微镜结果与荧光共聚焦激光扫描显微镜成像进行比较。因此，纳米力学亚表面成像是理解具有复杂分级结构的纤维素纤维力学行为的一种工具。
引用
@article{arxiv.2105.04160,
title = {Nanomechanical subsurface characterisation of cellulosic fibres},
author = {Julia Auernhammer and Markus Langhans and Jan-Lukas Schäfer and Tom Keil and Tobias Meckel and Markus Biesalski and Robert W. Stark},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.04160},
year = {2021}
}