拉伸角蛋白纖維的納米摩擦性能研究.pdf

1、纖維的摩擦性質(zhì)是纖維表面性質(zhì)中一個(gè)非常重要的方面，它不僅影響紡、織加工性能，而且影響成品的手感風(fēng)格。纖維的摩擦還會(huì)導(dǎo)致纖維的磨損與變形，產(chǎn)生質(zhì)量轉(zhuǎn)移、熱量和靜電等現(xiàn)象。角蛋白纖維因其表面特殊的鱗片結(jié)構(gòu)，其摩擦性能也表現(xiàn)出一些鮮明的特點(diǎn)。隨著納米技術(shù)和一系列掃描電子顯微鏡的迅速發(fā)展，納米摩擦學(xué)成為摩擦學(xué)研究最熱的前沿領(lǐng)域之一。它能夠從原子、分子尺度揭示摩擦磨損與潤(rùn)滑機(jī)理，建立材料微觀結(jié)構(gòu)與宏觀特性之間的構(gòu)性關(guān)系和定量準(zhǔn)則。對(duì)角蛋白纖維進(jìn)行

2、納米尺度的摩擦性能研究，不僅有助于進(jìn)一步理解纖維摩擦的現(xiàn)象和機(jī)理，完善纖維摩擦的理論，還可以對(duì)實(shí)際生產(chǎn)和角蛋白纖維的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用提供理論指導(dǎo)。
　　本文利用原子力顯微鏡(AFM)的二維和三維圖像及粗糙度對(duì)角蛋白纖維經(jīng)拉伸處理后表面形態(tài)的變化進(jìn)行分析。研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)拉伸處理后，纖維的鱗片明顯被拉長(zhǎng)，邊緣變模糊。高拉伸率時(shí)，鱗片出現(xiàn)開(kāi)裂、斷裂等破損。表面粗糙度隨拉伸率的增大呈現(xiàn)非線性變化，高加索人發(fā)拉伸100％時(shí)，表面粗糙度最大，而亞

3、洲人發(fā)和羊駝毛都是拉伸40％時(shí)，表面粗糙度最大。
　　對(duì)角蛋白纖維納米尺度下的摩擦性能進(jìn)行了研究，并與宏觀尺度下的摩擦性能進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明，高加索人發(fā)經(jīng)20％拉伸率處理后的納米摩擦系數(shù)最大，為0.038，而經(jīng)40％拉伸率處理的納米摩擦系數(shù)最小，為0.012;對(duì)于亞洲人發(fā)，經(jīng)20％拉伸率處理后的納米摩擦系數(shù)最小，為0.008，而經(jīng)40％拉伸率處理的納米摩擦系數(shù)最大，為0.033。兩種人發(fā)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，拉伸率小于60％時(shí)，兩種人發(fā)納米

4、摩擦系數(shù)隨拉伸率增大波動(dòng)比較大，且隨拉伸率增大變化趨勢(shì)相反;拉伸率大于60％時(shí)，納米摩擦系數(shù)隨拉伸率增大變化趨勢(shì)一致。羊駝毛纖維的納米摩擦系數(shù)比兩種人發(fā)都要大，并且隨拉伸率的增大而增大，經(jīng)60％拉伸處理的纖維的納米摩擦系數(shù)達(dá)到0.056。宏觀尺度的摩擦系數(shù)明顯大于納米尺度的摩擦系數(shù)，因此纖維的摩擦性能存在尺度效應(yīng)。宏觀尺度和納米尺度下角蛋白纖維都存在摩擦的方向性效應(yīng)，但它們的機(jī)理是不同的。宏觀尺度下的摩擦方向性效應(yīng)主要是由表面鱗片的整體