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同樣都是紙,區別有多大?掃描電鏡帶你一探究竟

更新時(shí)間:2024-06-12      點(diǎn)擊次數:132

同樣都是紙,區別有多大?掃描電鏡帶你一探究竟

紙,不僅記錄了文明的變遷,也依然在今天的人類(lèi)社會(huì )中占有重要的地位。按用途來(lái)說(shuō),紙可以分為包裝用紙、印刷用紙、工業(yè)用紙、文化用紙、生活用紙和特種紙等。他們之間除了肉眼可辨的外觀(guān),在微觀(guān)層面有何不同?今天,我們將借助國儀量子的掃描電子顯微鏡,帶大家一探究竟。


同樣都是紙,區別有多大?掃描電鏡帶你一探究竟

紙,由含植物纖維的原材料經(jīng)過(guò)制漿、調制、抄造、加工等工藝制成。

掃描電子顯微鏡是一種有效的顯微結構分析工具,其優(yōu)點(diǎn)包括能夠直接觀(guān)察樣品表面結構、樣品多角度觀(guān)察,景深大、圖像富有立體感,圖像放大范圍廣、分辨率高,對樣品污染和損傷小等。

隨著(zhù)掃描電鏡技術(shù)的發(fā)展,其優(yōu)越的性能在造紙學(xué)科微觀(guān)領(lǐng)域中的應用日益廣泛,可應用于研究紙張纖維形態(tài),造紙填料種類(lèi)和分布情況,涂布紙涂層形貌和結構及分析涂料配方等,能夠幫助人們更好地理解紙張結構、性質(zhì)、工藝過(guò)程以及環(huán)境保護等相關(guān)問(wèn)題。

現在,就讓我們用國儀量子掃描電子顯微鏡來(lái)觀(guān)察幾種不同類(lèi)型的“紙張"吧!

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古籍/3kV/ETD


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古籍/10kV/BSED



使用ETD探測器能夠清晰的表征古籍的微觀(guān)形貌,其構成的植物纖維粗細不均、堆積較為緊密;結合BSE探測器可以看到其表面附著(zhù)較多的顆粒狀物質(zhì);再結合能譜EDS結果分析,紙張表面含有C、O、Al、Si、Ca、S、Cl、Mg、K、Na、Cu、Fe等元素。由此可以判斷出,該古籍樣品污染較為嚴重。


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A4紙/3kV/ETD


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A4紙/10kV/BSED


與古籍樣品相比,該A4紙樣品的纖維直徑總體比古籍樣品更細一些,輪廓更為清晰,堆積也較為緊密。除了纖維形態(tài),在BSE探測器下,能夠清晰的觀(guān)察到纖維結合的空隙中的填料。研究表明,不同品牌的A4紙填料的元素組成也是不同的,會(huì )出現Ca、O、C、N等元素的不同組合。


再使用EDS進(jìn)行對本樣品進(jìn)行進(jìn)一步分析時(shí)得到,該樣品的填料元素由Ca、O組成。填料的存在改善了植物纖維無(wú)法緊密排列成光滑表面的缺陷,從而保證了紙張的光滑度和印刷性能。


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面巾紙/3kV/ETD


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衛生紙/3kV/ETD


由圖可知,在掃描電子顯微鏡下,兩種樣品的纖維直徑差異并不大,都是十幾微米。但相比于A(yíng)4紙樣品而言,面巾紙和衛生紙的纖維排列較為稀疏,纖維間空隙大,堆積較為疏松,這也是衛生紙比A4紙更容易撕破的原因。此外,可以發(fā)現樣品表面有很多非常纖細的纖維,這是因為樣品在生產(chǎn)時(shí)經(jīng)過(guò)了一系列處理,紙張的柔軟度發(fā)生了改變,以避免刺激或劃傷皮膚。


同樣都是紙,區別有多大?掃描電鏡帶你一探究竟

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同樣都是紙,區別有多大?掃描電鏡帶你一探究竟

棉柔巾在嚴格意義上講屬于無(wú)紡布,在掃描電鏡下可以觀(guān)察到它的纖維排列較為整齊,且直徑較為均一,在10微米左右。

綜上所述,在我們使用掃描電子顯微鏡對紙張進(jìn)行形貌表征時(shí),能夠通過(guò)觀(guān)察紙張纖維的粗細程度、纖維堆積的緊密程度以及紙張纖維中填料劑量的多少對紙張所屬類(lèi)型進(jìn)行初步推斷。隨著(zhù)掃描電鏡技術(shù)的在造紙學(xué)科微觀(guān)領(lǐng)域中的應用日益廣泛,可為紙張表面形貌分析、斷面分析、填料形態(tài)分析等提供有效的研究手段。



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