07-第6章纤维的表面性质
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3. 伪浸润现象
指由于材料的表观形态与真实形态存在差异，或材料表面不 同组份的组合使液滴的三相交汇点落在某一位置或组份中， 而引起的表观接触角不能表达或不能完全表达真实浸润性的 现象
2013-7-11
38
形态伪浸润
B滴 B A A A滴
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
2013-7-11
11
第二节 纤维的表面特征
一、天然纤维的表面特征 1. 棉纤维
棱脊状条纹：棉纤维干瘪收缩，表层和S1层起拱 所致。交叉移动时轻微跳动，铮铮作响，可纺性， “起绉”表面结构
图6-8 棉纤维的表面形态
2013-7-11 28
4、摩擦的方向性
a. 摩擦的各向异性：μ∥≠μ⊥
b. 差微摩擦效应：羊毛特有，Δμ＝μ逆－μ顺>0
逆 顺 2 逆 顺
=T =R
逆鳞片 梢 (T) 逆 弱作用， ＝0 顺鳞片 根 (R) 顺 顺 逆
逆 >顺
顺 逆
强作用，且 大
36
（2）非平衡浸润（铺展浸润、动态浸润）
在理论上已转化为氢键或化学键作用的吸附过程，Young-
Dupré方程不再适用
铺展浸润的特征：液滴在固体表面上的展开成膜，原有的固
－气界面消失
2013-7-11
37
2. 浸润的滞后性
固体表面第一次浸润（θ1）和第二次浸润（θ2 ）间存在 的差异
1 2
2013-7-11 5
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。
F
A
G W E l A
肥皂液膜
(W=F l)
l
L
γ＝F/L ，为表面张力， 指单位线长垂直移动或 开裂所需的力
图6-3 液体表面增大所作的功
2013-7-11
6
二、纤维表面涉及的内容 1. 纤维表面结构内涵
2013-7-11 12
2. 毛发类纤维
外表皮层 （鳞片膜） 次表皮层 a 次表皮 层b
内表皮层
细胞间质 CMC
图6-9 羊毛纤维表面的鳞纹
图6-10 羊毛纤维表面的鳞片结构
伪棱脊（较大的横向突纹）、鳞纹（较细小的平行于纤维轴向 的条纹 ） 、类膜物质（2~4nm厚）
2013-7-11
13
兔毛纤维：极好的滑糯性
S
大多测试段
D
流体润滑 边界润滑 O v
图6-17 滑动速度v与摩擦系数μ的关系
2013-7-11 22
（2）表观接触面积的影响
F N A
式中，α为与粗糙度和材料硬度相关的常数
（3）正压力的影响
两物质间的正压力N的大小与摩擦并非线性关系
F aN bN c
式中，a，b，c均为常数，n为2/3~1的常数
F 弹簧 下移动板 (a) v O (b) x F 上滑动块 (FS ,FD) FS FD
图6-19 粘－滑过程及摩擦力曲线 下板块以v被拖动时，由于FS，上滑块与其同步粘合移动，弹簧拉力F 增大。当F>FS，上滑块因F作用回退，动摩擦产生；当F<FD时，粘合 移动→粘－滑周而复始。
2013-7-11 26
羊毛与 羊毛 顺鳞片方向 逆鳞片方向 同纤维方向
0.47
0.13 0.61 0.21
0.40
0.11 0.38 0.15
羊毛与 粘胶
羊毛与 锦纶
2013-7-11
顺鳞片方向
逆鳞片方向 顺鳞片方向
0.11
0.39 0.26
0.09
0.35 0.21
逆鳞片方向
0.43
Leabharlann Baidu0.35
21
摩擦力F或摩擦系数与滑动速度v相关
SV － SL cos ＝ LV
表6-4 平衡浸润的几种形式
θ θ＝0° 0<θ<90 θ=90 90θ180 θ=180
2013-7-11
可否浸润 完全浸润 可浸润 无浸润 不可浸润 完全不浸润
cosθ 1 0 0 0 1
状态 或称铺展 正浸润 零浸润 负浸润 随遇稳态
2013-7-11
15
图6-13 腈纶纤维的表面形态与结构（SEM）
2013-7-11
16
三、表面改性和高性能纤维的表面特征 1. 纤维粗糙化改性
增加纤维的有效外露面积，增加单位面积表面的吸附能 （表面张力）
2. 纤维柔软化改性
改善纤维表面的摩擦性，上柔软剂，或表面涂层覆膜
图6-14 羊毛的等离子体刻蚀处理表面（SEM）
（a）不加压可测单纤维的抱合力F0f；加压可测摩擦阻力Fτf （b）可测单纤维在粘结剂中的粘结力
2013-7-11
33
①,②,③可以互换 W W可调 ③纤维架
②刀片 ①刮杆 力传感器 移动v
图6-26 刮动法测量装置原理图
典型的非对称测量
2013-7-11 34
第四节 纤维的浸润性与芯吸
一、纤维浸润（wetting）现象 1. 平衡与非平衡浸润
纤维表面结构与组成：非对称、不均匀、结构和形态不稳定 表层厚度：表层粒子间相互作用的非对称性达到基本对 称时的厚度。 表观形态：最外层粒子排列的轮廓线
2013-7-11 4
LA 界 面 层
LAB
LB
图6-2 A/B物质的界面层示意图
纤维表面更多地关注界面问题 ：纤维与其他物质间、纤维 中不同组份间、纤维中不同结构相间结合面或区域的特征
图6-16 芳纶纤维的表面形貌（SEM）
2013-7-11 19
第三节 纤维的摩擦性质
一、纤维摩擦中的基本现象
1. 摩擦系数
F N
传统表达的局限
2013-7-11
20
（1）相对滑移速度的影响
表6-3 纤维的动、静摩擦系数（μS，μD）
纤维 粘胶与粘胶 μS 0.35 μD 0.26
锦纶与锦纶
100 T=75g
摩擦力(g)
80 T=50g 60 40 20 0 10-4 10-3 10-2 10-1 100 滑移速度(m/min) 101 102 T=25g
图6-20 纤维摩擦中的粘－滑现象
涤纶丝与涤纶丝的粘－滑作用产生与消失的相对移动速度范围
相对移动速度>0.1m/min时粘－滑现象将消失
2013-7-11 17
3. 合成纤维的丝光改性
主要是通过表面刻蚀的方式，在纤维表面产生微坑，通过 微坑的反光聚焦作用产生闪光点
图6-15 涤纶的丝光处理表面（SEM）
2013-7-11 18
4. 高性能纤维的表面特征
芳纶（Kevlar）是液晶纺丝，无明确的表层结 构，受剪切作用后，产生原纤劈裂伸出的表面
F F0 Fad Fl Fp
Fad ：粘附力，摩擦作用的大小与相对滑移速度有关 Fl ：锁结力，宏观形态的锁结造成了接触点处的卡扣和锁结 Fp ：耕犁力，由于材料变形，剪切而被刨刮、耕犁的力
Fad，Fl和Fp均为接触面积A、粗糙度r、相对滑移速度v的函数
2013-7-11
31
2. 纤维摩擦性质的测量
2013-7-11
23
（4）表面粗糙度的影响
光滑表面增加物体间的相互接触面积；粗糙表面增加 两物体间的机械锁结
摩擦系数
硬体 软体
O
粗糙度r
r
A实际 A表观
图6-18 摩擦系数μ与粗糙度r的关系
2013-7-11 24
（5）表面硬度的影响
接触点塑变，增大接触面积，导致机械锁结的解体
（6）纤维外观形态及表面附着物的影响
第六章 纤维的表面性质
表6-1 不同尺度材料表面结构所占体积比
材料
1m直径的圆柱体 1mm直径的圆柱体 纤维（1m~100m） 纳米材料（10nm~100nm）
体积比
(4~6)×10-9 (4~6)×10-6 (4~6)×10-4 0.36~0.51
2013-7-11
2
第一节 纤维表面的内涵
图6-22 羊毛差微摩擦效应
2013-7-11 29
拉伸
A
拉伸 回缩 F顺小
A' F逆大 A'' 移动量
图6-23 羊毛毡缩过程示意图
羊毛集合体的毡化：由差微摩擦效应，羊毛的高弹性伸长 率和促进弹性伸长与回复的热、湿、机械综合作用完成的
2013-7-11 30
二、摩擦机理与测量
1. 纤维的摩擦机理
2013-7-11 27
3. 摩擦的对称性
纤维 接触点
T小，T大
定纤维
动纤维 T大，T小 (b) 非 对 称 摩 擦
(a) 对 称 摩 擦
图6-21 纤维的对称和非对称摩擦示意图
对称摩擦：双变点接触摩擦，“X”摩擦，瞬间接触作用，温差 小、摩擦作用程度小 非对称：单变点接触摩擦， “＋”摩擦，动纤维温度逐渐上升
dT T d
(b)绞盘法原理
T1 ＝e T0
图6-24 绞盘法测量原理示意图
T1=m；T0=m-FS,D；θ=π
∴
1 m ln( ) π mF
32
2013-7-11
F0f (Ff)
F= dl 单纤维
F 剪应力 F =dl l
L N (a)
N
微粘结点 (b)
d
图6-25 纤维抽拔法实验原理
纤维 表 面 缺 陷 B 裂隙 孔 洞 A 裂 口
(a)
(b)
(c)
图6-6 纤维表面缺陷导致的断裂
2013-7-11 8
3. 纤维表面结构与性质的一般分析方法
电子束 电子 中性 粒子 二次电子 发射区 电子 吸收 特征X射 线产生区 离子 光子 背散射 电子区
图6-7 电子束激发的各类信息示意图
表面厚度（2nm~50nm ）、表面形态、表面组成（表 层内粒子的构成及分布 ）、和表面结构（狭义的：表面 中分子的聚集态结构 ）
(a) 羊毛
图6-4 AFM的表面原子像
(b) 兔毛 图6-5 羊毛和兔毛的鳞片像（SEM）
7
2013-7-11
2. 纤维表面所涉及的基本物理性质
摩擦性质、浸润性质、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
激发粒子能量或分析深 度 能量E0 50~500eV E0 10~100 keV E0 2~5 keV 全膜覆盖表面 表面复制膜形态 表面轮廓<10nm 深度 1.0~5.0nm 深度 1.0~5.0nm E0>500eV <10nm
电子
光子
离子
“探 针”
2013-7-11
10
4. 纤维的表面改性
一、表面的基本概念 1. 纤维表面的定义
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。 形态亚微米尺度（submicro-scale）、厚度纳 米尺度（nanoscale）和分子尺度（molecular scale）
2013-7-11
3
表层厚度 表面轮廓
粒子
图6-1 表面结构、形态及相互作用
• 纤维的截面形状：非圆形纤维易于产生螺旋状的转曲， 影响相互靠近，相互间接触概率低，摩擦作用弱 • 纤维的卷曲：影响纤维间的相互纠缠，抱合力增加 抱合力：指纤维间的正压力N＝0时的纤维间的滑移阻 力，是纤维成网、成条的根本机制
（7）环境温湿度的影响
2013-7-11 25
2. 粘－滑现象
产生粘－滑现象的本质原因是纤维的静、动摩擦 力或静、动摩擦系数的差异所致
2013-7-11 9
表6-2 常用表面分析方法名称及用途
探针 表面分析方法
低能电子衍射LEED 反射高能电子衍射 俄歇电子谱AES 扫描电子显微镜SEM 透射电子显微镜TEM 扫描隧道显微镜STM 紫外光电子能谱UPS X射线光电子能谱XPS 二次离子质谱SIMS 原子力显微镜AFM
用途
表面及吸附层结构 表面结构 表面组分，结合能 表面形貌 表面形貌 表面轮廓、结构与成分 电子束缚能，吸附态 电子能态表面吸附 表面元素分析 表面结构、轮廓和成分
羽绒纤维：表层结构为排列规整的原纤，表面存在 “膜层”
蚕丝纤维：表层一排原纤紧密，表层呈层状结构，具有丝胶及 微细沟槽，以及一些毛丝，纵向滑爽、横向略糙，有丝鸣
图6-11 羽绒表面的原纤排列及“膜层”(TEM)
2013-7-11 14
二、化学纤维的表面特征 1. 再生纤维 2. 普通合成纤维
图6-12 不同纺丝速度涤纶的表面结构（SEM）
y
LV
θ SL 液体 a x
SV
气体 b 固体
（1）平衡态浸润（静态浸润） 气、液、固三相交汇点b受力达 到平衡（∑X=0），达到平衡不 变的液体形状
SV SL LV cos
Young-Dupré方程
35
图6-27 平衡浸润模型
2013-7-11
接触角θ值表达固体的浸润性 接触角θ：指气－液切面与固－液界面间，含液体的夹角
∵
dS T T0 m T1 m T0
T cos d T dT cos d F 0 2 2 d d T sin T dT sin N 0 2 2
∴
R
T1
d
T+dT
N Td
F dT
若F=μN 代入上式得：
F (a)绞盘法机构
指由于材料的表观形态与真实形态存在差异，或材料表面不 同组份的组合使液滴的三相交汇点落在某一位置或组份中， 而引起的表观接触角不能表达或不能完全表达真实浸润性的 现象
2013-7-11
38
形态伪浸润
B滴 B A A A滴
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
2013-7-11
11
第二节 纤维的表面特征
一、天然纤维的表面特征 1. 棉纤维
棱脊状条纹：棉纤维干瘪收缩，表层和S1层起拱 所致。交叉移动时轻微跳动，铮铮作响，可纺性， “起绉”表面结构
图6-8 棉纤维的表面形态
2013-7-11 28
4、摩擦的方向性
a. 摩擦的各向异性：μ∥≠μ⊥
b. 差微摩擦效应：羊毛特有，Δμ＝μ逆－μ顺>0
逆 顺 2 逆 顺
=T =R
逆鳞片 梢 (T) 逆 弱作用， ＝0 顺鳞片 根 (R) 顺 顺 逆
逆 >顺
顺 逆
强作用，且 大
36
（2）非平衡浸润（铺展浸润、动态浸润）
在理论上已转化为氢键或化学键作用的吸附过程，Young-
Dupré方程不再适用
铺展浸润的特征：液滴在固体表面上的展开成膜，原有的固
－气界面消失
2013-7-11
37
2. 浸润的滞后性
固体表面第一次浸润（θ1）和第二次浸润（θ2 ）间存在 的差异
1 2
2013-7-11 5
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。
F
A
G W E l A
肥皂液膜
(W=F l)
l
L
γ＝F/L ，为表面张力， 指单位线长垂直移动或 开裂所需的力
图6-3 液体表面增大所作的功
2013-7-11
6
二、纤维表面涉及的内容 1. 纤维表面结构内涵
2013-7-11 12
2. 毛发类纤维
外表皮层 （鳞片膜） 次表皮层 a 次表皮 层b
内表皮层
细胞间质 CMC
图6-9 羊毛纤维表面的鳞纹
图6-10 羊毛纤维表面的鳞片结构
伪棱脊（较大的横向突纹）、鳞纹（较细小的平行于纤维轴向 的条纹 ） 、类膜物质（2~4nm厚）
2013-7-11
13
兔毛纤维：极好的滑糯性
S
大多测试段
D
流体润滑 边界润滑 O v
图6-17 滑动速度v与摩擦系数μ的关系
2013-7-11 22
（2）表观接触面积的影响
F N A
式中，α为与粗糙度和材料硬度相关的常数
（3）正压力的影响
两物质间的正压力N的大小与摩擦并非线性关系
F aN bN c
式中，a，b，c均为常数，n为2/3~1的常数
F 弹簧 下移动板 (a) v O (b) x F 上滑动块 (FS ,FD) FS FD
图6-19 粘－滑过程及摩擦力曲线 下板块以v被拖动时，由于FS，上滑块与其同步粘合移动，弹簧拉力F 增大。当F>FS，上滑块因F作用回退，动摩擦产生；当F<FD时，粘合 移动→粘－滑周而复始。
2013-7-11 26
羊毛与 羊毛 顺鳞片方向 逆鳞片方向 同纤维方向
0.47
0.13 0.61 0.21
0.40
0.11 0.38 0.15
羊毛与 粘胶
羊毛与 锦纶
2013-7-11
顺鳞片方向
逆鳞片方向 顺鳞片方向
0.11
0.39 0.26
0.09
0.35 0.21
逆鳞片方向
0.43
Leabharlann Baidu0.35
21
摩擦力F或摩擦系数与滑动速度v相关
SV － SL cos ＝ LV
表6-4 平衡浸润的几种形式
θ θ＝0° 0<θ<90 θ=90 90θ180 θ=180
2013-7-11
可否浸润 完全浸润 可浸润 无浸润 不可浸润 完全不浸润
cosθ 1 0 0 0 1
状态 或称铺展 正浸润 零浸润 负浸润 随遇稳态
2013-7-11
15
图6-13 腈纶纤维的表面形态与结构（SEM）
2013-7-11
16
三、表面改性和高性能纤维的表面特征 1. 纤维粗糙化改性
增加纤维的有效外露面积，增加单位面积表面的吸附能 （表面张力）
2. 纤维柔软化改性
改善纤维表面的摩擦性，上柔软剂，或表面涂层覆膜
图6-14 羊毛的等离子体刻蚀处理表面（SEM）
（a）不加压可测单纤维的抱合力F0f；加压可测摩擦阻力Fτf （b）可测单纤维在粘结剂中的粘结力
2013-7-11
33
①,②,③可以互换 W W可调 ③纤维架
②刀片 ①刮杆 力传感器 移动v
图6-26 刮动法测量装置原理图
典型的非对称测量
2013-7-11 34
第四节 纤维的浸润性与芯吸
一、纤维浸润（wetting）现象 1. 平衡与非平衡浸润
纤维表面结构与组成：非对称、不均匀、结构和形态不稳定 表层厚度：表层粒子间相互作用的非对称性达到基本对 称时的厚度。 表观形态：最外层粒子排列的轮廓线
2013-7-11 4
LA 界 面 层
LAB
LB
图6-2 A/B物质的界面层示意图
纤维表面更多地关注界面问题 ：纤维与其他物质间、纤维 中不同组份间、纤维中不同结构相间结合面或区域的特征
图6-16 芳纶纤维的表面形貌（SEM）
2013-7-11 19
第三节 纤维的摩擦性质
一、纤维摩擦中的基本现象
1. 摩擦系数
F N
传统表达的局限
2013-7-11
20
（1）相对滑移速度的影响
表6-3 纤维的动、静摩擦系数（μS，μD）
纤维 粘胶与粘胶 μS 0.35 μD 0.26
锦纶与锦纶
100 T=75g
摩擦力(g)
80 T=50g 60 40 20 0 10-4 10-3 10-2 10-1 100 滑移速度(m/min) 101 102 T=25g
图6-20 纤维摩擦中的粘－滑现象
涤纶丝与涤纶丝的粘－滑作用产生与消失的相对移动速度范围
相对移动速度>0.1m/min时粘－滑现象将消失
2013-7-11 17
3. 合成纤维的丝光改性
主要是通过表面刻蚀的方式，在纤维表面产生微坑，通过 微坑的反光聚焦作用产生闪光点
图6-15 涤纶的丝光处理表面（SEM）
2013-7-11 18
4. 高性能纤维的表面特征
芳纶（Kevlar）是液晶纺丝，无明确的表层结 构，受剪切作用后，产生原纤劈裂伸出的表面
F F0 Fad Fl Fp
Fad ：粘附力，摩擦作用的大小与相对滑移速度有关 Fl ：锁结力，宏观形态的锁结造成了接触点处的卡扣和锁结 Fp ：耕犁力，由于材料变形，剪切而被刨刮、耕犁的力
Fad，Fl和Fp均为接触面积A、粗糙度r、相对滑移速度v的函数
2013-7-11
31
2. 纤维摩擦性质的测量
2013-7-11
23
（4）表面粗糙度的影响
光滑表面增加物体间的相互接触面积；粗糙表面增加 两物体间的机械锁结
摩擦系数
硬体 软体
O
粗糙度r
r
A实际 A表观
图6-18 摩擦系数μ与粗糙度r的关系
2013-7-11 24
（5）表面硬度的影响
接触点塑变，增大接触面积，导致机械锁结的解体
（6）纤维外观形态及表面附着物的影响
第六章 纤维的表面性质
表6-1 不同尺度材料表面结构所占体积比
材料
1m直径的圆柱体 1mm直径的圆柱体 纤维（1m~100m） 纳米材料（10nm~100nm）
体积比
(4~6)×10-9 (4~6)×10-6 (4~6)×10-4 0.36~0.51
2013-7-11
2
第一节 纤维表面的内涵
图6-22 羊毛差微摩擦效应
2013-7-11 29
拉伸
A
拉伸 回缩 F顺小
A' F逆大 A'' 移动量
图6-23 羊毛毡缩过程示意图
羊毛集合体的毡化：由差微摩擦效应，羊毛的高弹性伸长 率和促进弹性伸长与回复的热、湿、机械综合作用完成的
2013-7-11 30
二、摩擦机理与测量
1. 纤维的摩擦机理
2013-7-11 27
3. 摩擦的对称性
纤维 接触点
T小，T大
定纤维
动纤维 T大，T小 (b) 非 对 称 摩 擦
(a) 对 称 摩 擦
图6-21 纤维的对称和非对称摩擦示意图
对称摩擦：双变点接触摩擦，“X”摩擦，瞬间接触作用，温差 小、摩擦作用程度小 非对称：单变点接触摩擦， “＋”摩擦，动纤维温度逐渐上升
dT T d
(b)绞盘法原理
T1 ＝e T0
图6-24 绞盘法测量原理示意图
T1=m；T0=m-FS,D；θ=π
∴
1 m ln( ) π mF
32
2013-7-11
F0f (Ff)
F= dl 单纤维
F 剪应力 F =dl l
L N (a)
N
微粘结点 (b)
d
图6-25 纤维抽拔法实验原理
纤维 表 面 缺 陷 B 裂隙 孔 洞 A 裂 口
(a)
(b)
(c)
图6-6 纤维表面缺陷导致的断裂
2013-7-11 8
3. 纤维表面结构与性质的一般分析方法
电子束 电子 中性 粒子 二次电子 发射区 电子 吸收 特征X射 线产生区 离子 光子 背散射 电子区
图6-7 电子束激发的各类信息示意图
表面厚度（2nm~50nm ）、表面形态、表面组成（表 层内粒子的构成及分布 ）、和表面结构（狭义的：表面 中分子的聚集态结构 ）
(a) 羊毛
图6-4 AFM的表面原子像
(b) 兔毛 图6-5 羊毛和兔毛的鳞片像（SEM）
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2013-7-11
2. 纤维表面所涉及的基本物理性质
摩擦性质、浸润性质、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
激发粒子能量或分析深 度 能量E0 50~500eV E0 10~100 keV E0 2~5 keV 全膜覆盖表面 表面复制膜形态 表面轮廓<10nm 深度 1.0~5.0nm 深度 1.0~5.0nm E0>500eV <10nm
电子
光子
离子
“探 针”
2013-7-11
10
4. 纤维的表面改性
一、表面的基本概念 1. 纤维表面的定义
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。 形态亚微米尺度（submicro-scale）、厚度纳 米尺度（nanoscale）和分子尺度（molecular scale）
2013-7-11
3
表层厚度 表面轮廓
粒子
图6-1 表面结构、形态及相互作用
• 纤维的截面形状：非圆形纤维易于产生螺旋状的转曲， 影响相互靠近，相互间接触概率低，摩擦作用弱 • 纤维的卷曲：影响纤维间的相互纠缠，抱合力增加 抱合力：指纤维间的正压力N＝0时的纤维间的滑移阻 力，是纤维成网、成条的根本机制
（7）环境温湿度的影响
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2. 粘－滑现象
产生粘－滑现象的本质原因是纤维的静、动摩擦 力或静、动摩擦系数的差异所致
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表6-2 常用表面分析方法名称及用途
探针 表面分析方法
低能电子衍射LEED 反射高能电子衍射 俄歇电子谱AES 扫描电子显微镜SEM 透射电子显微镜TEM 扫描隧道显微镜STM 紫外光电子能谱UPS X射线光电子能谱XPS 二次离子质谱SIMS 原子力显微镜AFM
用途
表面及吸附层结构 表面结构 表面组分，结合能 表面形貌 表面形貌 表面轮廓、结构与成分 电子束缚能，吸附态 电子能态表面吸附 表面元素分析 表面结构、轮廓和成分
羽绒纤维：表层结构为排列规整的原纤，表面存在 “膜层”
蚕丝纤维：表层一排原纤紧密，表层呈层状结构，具有丝胶及 微细沟槽，以及一些毛丝，纵向滑爽、横向略糙，有丝鸣
图6-11 羽绒表面的原纤排列及“膜层”(TEM)
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二、化学纤维的表面特征 1. 再生纤维 2. 普通合成纤维
图6-12 不同纺丝速度涤纶的表面结构（SEM）
y
LV
θ SL 液体 a x
SV
气体 b 固体
（1）平衡态浸润（静态浸润） 气、液、固三相交汇点b受力达 到平衡（∑X=0），达到平衡不 变的液体形状
SV SL LV cos
Young-Dupré方程
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图6-27 平衡浸润模型
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接触角θ值表达固体的浸润性 接触角θ：指气－液切面与固－液界面间，含液体的夹角
∵
dS T T0 m T1 m T0
T cos d T dT cos d F 0 2 2 d d T sin T dT sin N 0 2 2
∴
R
T1
d
T+dT
N Td
F dT
若F=μN 代入上式得：
F (a)绞盘法机构