【摘要】 在研究中，应用共焦激光扫描显微镜（CLSM）来确定木质纤维素纤维的纤维间粘合面积。

纤维间粘合是纤维素材料强度性能的关键参数。在研究中，应用共焦激光扫描显微镜（CLSM）来确定木质纤维素纤维的纤维间粘合面积。基于其独特的光学切片特征，获得了一系列二维图像。估算了不包括未粘合区域的光学粘合区域和重叠区域。还估计了纤维间网络的粘合比，定义为光学粘合面积与总重叠面积的比值。此外，还建立了纤维间粘合模型的 3D 图像重建。开发的 CLSM 技术应用于杨树高得率纸浆样品。

 

图1. 纤维间粘合模型的重叠区域和光学粘合区域的定义：(a) 垂直纤维的外边缘，(b) 垂直和水平纤维的外边缘，给出重叠面积为 265.94实施例中的μm2，(c)实施例中的159.59μm2的光学粘合面积，(d 1)俯视图，以及(d 2)侧视图【1】。

 

重叠区域定义为两条交叉纤维覆盖的区域，可以通过光学显微镜投影。本研究通过在纤维间粘合模型中标记垂直和水平纤维的最宽外边缘并计算封闭区域的面积来定义估计重叠面积的原理。这可以借助 CLSM 的数据处理软件来完成（如图1（a）和（b）所示）。为了估计光学粘合面积，在光学切片过程中获得了两根交叉光纤 Z 方向上的一系列 2D 图像。选择具有最大荧光活性区域的区域作为光学粘合区域。

 

事实上，纤维间粘合模型之间的光学粘合区域将是重叠区域，不包括（1）两根纤维的未粘合边缘区域和（2）重叠区域内的非接触区域。在这里，我们假设所构建的光纤模型中的光学粘合区域只能在一张 2D 幻灯片中，因为光学切片的步长为 0.8 ± 0.06 μm，远高于光纤表面粗糙度（0.02− 0.3 μm，通过 AFM 技术获得的 R30 和 P30/R50 部分的纤维表面形貌图像的图像高度在 0.02−0.3 μm57 的范围内。

 

研究了 CLSM 技术，用于确定木质纤维素纤维网络的光学粘合面积。基于光学切片方法的独特特征，CLSM技术产生了光学粘合区域的一系列二维图像；他们随后的重建得到了纤维间粘合模型的 3D 图像。然后将该技术应用于杨木 HYP：确定了两种纤维部分 R30 和 P30/R50 的光学粘合面积。结果表明，R30 部分的光纤光学粘合面积高于 P30/R50 部分的光纤。通过 CLSM 技术测量杨木 HYP 的光学粘合面积在重叠面积的 55% ∼ 65% 范围内。

 

【1】Determination of Interfiber Bonded Area Based on the Confocal Laser Scanning Microscopy Technique Hailong Li, Hongjie Zhang, Fengshan Zhang, Xiaoliang Li, Sarah Legere, and Yonghao Ni Industrial & Engineering Chemistry Research 2018 57 (18), 6153-6160 DOI: 10.1021/acs.iecr.7b04784

 

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