棉花在掃描電鏡下是什么形態(tài)

棉花是世界上最主要的農(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不可或缺的東西，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，小編在接觸掃描電鏡之前，也不知道）下面讓掃描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（SEM）進(jìn)行觀察。掃描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，放入掃描電鏡，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(cè)微纖絲的排列對(duì)棉花脫水后的形狀有很大的影響。

圖2 (a)新疆棉花

圖2 (b)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。可以看到單根棉花絲的壁厚為3 μm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，掃描電鏡下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，最終形成螺旋狀結(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(zhǎng)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(zhǎng)期較短，成紗截面的纖維根數(shù)多，強(qiáng)力高，可以紡制中高檔棉紗。因此，對(duì)于棉花絲直徑尺寸的檢測(cè)有著重要的意義。我們采用掃描電鏡的纖維統(tǒng)計(jì)分析測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量，這種軟件可以測(cè)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(cè)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(cè)的棉花的直徑在18 μm左右。

軟件操作界面

纖維測(cè)量圖片

纖維直徑分布柱狀圖

從掃描電鏡下的微觀形態(tài)可以看出，掃描電鏡下的棉花其實(shí)是纖維，今天就分享到這里，更多測(cè)試需求更問題請(qǐng)聯(lián)系鑠思百檢測(cè)工程師。