第六章纤维的表面性质第六章纤维的表面性质材料体积比1m直径的圆柱体1mm直径的圆柱体纤维(1～100m)纳米材料(10～100nm)(4～6)×10-9(4～6)×10-6(4～6)×10-40.36～0.52表6-1不同尺度材料表面结构所占体积比纤维的表面性状与纤维集合体的加工和性能密切相关一、表面的基本概念1.纤维表面的定义纤维表面，是指纤维表层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。纤维表面结构与组成是非对称和不均匀的表面的结构和形态是不稳定的第一节纤维表面的内涵第一节纤维表面的内涵LALABLB界面层图6-2A/B物质的界面层示意图表层厚度表面轮廓粒子图6-1表面结构、形态及相互作用2.表面能（表面自由能）形成单位面积表面所消耗的功。AWlGEA(W=Fl)F肥皂液膜lL图6-3液体表面增大所作的功二、纤维表面涉及的内容纤维表面主要涉及表面结构、表面性质和表面表征方法：表面结构是表面的基础与本质，决定表面性质；表面性质是表面结构的外在行为表现；表面表征方法是认识表面结构、性质及其相互关系的手段。1.纤维表面结构内涵图6-4AFM的表面原子像(1)表面厚度（2）表面形态（3）表面组成（4）表面结构（聚集态结构）2.纤维表面所涉及的基本物理性质裂口孔洞表面缺陷裂隙纤维AB(a)(b)(c)图6-6纤维表面缺陷导致的断裂（1）摩擦性能（2）浸润性能（3）热学性能（4）光学性能（5）电学性能（6）力学性能劣化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离子光子电子吸收二次电子发射区背散射电子区特征X射线产生区图6-7电子束激发的各类信息示意图（1）表面组成分析俄歇电子能谱（AES），二次离子质谱（SIMS），X射线光电子能谱（XPS），分析深度在表面2nm左右。（2）表面结构分析低能电子衍射（LEED),反射型高能电子衍射（RHEED），扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM）等等，其中首推LEED，AFM（适合于高聚物材料）和STM（适合于金属和无机材料）（3）表面形态分析SEM，TEM，AFM，STM等，主要是SEM和AFM（4）表面电子能态分析XPS,UPS。（5）表面性质分析表6-2常用表面分析方法名称及用途探针表面分析方法用途激发粒子能量或分析深度电子低能电子衍射LEED反射高能电子衍射RHEED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、结构与成分能量E050-500eVE010-100keVE02-5keV全膜覆盖表面表面复制膜形态表面轮廓<10n...