紡織物理

前言

　　20世紀中，紡織材料在諸多方面有了飛速的發(fā)展，這不僅體現(xiàn)在構成紡織材料基礎的纖維及其加工方法的不斷進步，而且表現(xiàn)在纖維制品及其用途的迅猛擴展?！　∽鳛槔w維材料本身，從原來的天然纖維的再生利用和一般合成纖維，到20世紀后半葉開始的纖維改性處理，差別化、功能化和高性能纖維的開發(fā)與應用，甚至近年來的智能化和仿生學纖維材料的研制，使人們原來概念中的纖維及其應用，發(fā)生了很大的變化?！　∽鳛槔w維制品的加工，由原來傳統(tǒng)的紡紗織布，發(fā)展到結構和復合紡紗加工、成網(wǎng)固著的非織造加工、復合層疊和三維編織的特殊復合材料，以及無污染、無破壞的清潔化紡、織、染、整加工處理，使紡織材料的用途和在應用領域所占的比例發(fā)生了巨大變化。紡織材料的概念絕非僅限于以往的穿衣問題，而是各種工程和技術用、裝飾和防護用、醫(yī)用乃至人體器官用材料以及航天、航空、運輸和動力傳遞器械與構件等的基本或直接用材?！　∠鄳?，人們對纖維及其制品的結構、性質、成形及其間相互關系的認識和研究，也有了諸多進展和突破，并成為紡織材料工業(yè)和技術發(fā)展的支柱與基礎?！　　都徔椢锢怼肥羌徔椏茖W與工程學科碩士研究生的專業(yè)基礎課，自1982年以來，一直采用《紡織物理》講義。由于原有的講義大都為外文專著和文獻資料的組合，給研究生專業(yè)基礎教學和學習帶來許多不便。該課程經(jīng)過近二十年的教學實踐與積累，教學內(nèi)容已與原講義有很大的差異。為此，作者在集眾多文獻、專著、教學實踐和理論研究的基礎上，完成了紡織材料結構和物理性能的系統(tǒng)介紹與描述。重點對纖維結構理論及發(fā)展，纖維各項物理性質和表面性質，紗線結構理論和性質，織物結構、織物手感風格與織物結構和性質的關系，織物的舒適性的基本概念和內(nèi)容等進行了詳細地闡述。并在各章提供參考文獻（按正文中的編號直接索引）和列出可供進一步閱讀的一般參考書?！　”緯哪康挠卸阂皇鞘箤W生能了解紡織材料的結構、性能及其相互關系的基本理論和掌握相應的實用分析方法；一是克服以往系統(tǒng)閱讀和理解的不便，使學生有更充裕的時間精讀自學。尤其是在授課時數(shù)較少的情況下（36～54學時），作者編著此書的第二目的顯得更為重要?！　≡趯嶋H授課中，應合理運用和講授本書的內(nèi)容。若以54學時講授為基本要求，建議：第一～三章17學時，第四～七章18學時，第八，九章10學時，第十～十二章12學時。36學時講授，則建議：第一章4學時，第二章2學時，第三章4學時，第四～七章各3學時，第八、九章6學時，第十～十二章8學時。其中共性疑難問題可穿插在課堂教學中解決，但學生的自學時間必須保證在36學時以上?！　∪珪卜?2章，第一、四、五、七、八、十章和第六章第二節(jié)、第十二章第四節(jié)由于偉東執(zhí)筆；第二、三、九、十一章和第十二章前三節(jié)由儲才元執(zhí)筆；第六章的第一、四、五節(jié)由俞建勇執(zhí)筆，第三節(jié)由于偉東和俞建勇共同完成。全書由于偉東和儲才元統(tǒng)稿完成?！　∪珪帉戇^程中得到東華大學紡織學院的碩士、博士研究生，同事和老師的幫助，并得到東華大學研究生部的大力支持，在此表示感謝?！　罏敖淌趯Ρ緯M行了全面地審閱，提出了建議，在此表示衷心地感謝?！　∮捎谧髡咚接邢蓿緯赡艽嬖诓蛔慊蝈e誤之處，歡迎讀者提出寶貴意見。

內(nèi)容概要

　　《紡織物理（第2版）》系統(tǒng)地介紹了紡織纖維的微細結構及其理論，纖維的吸放濕、力學、電學、光學、聲學、熱學、表面性質和纖維弱節(jié)特征及其與纖維結構間的關系；紗線的幾何結構，纖維集合體的結構理論及其力學行為；織物結構與性能，織物風格和舒適性的基本概念與表征方法。全書共分12章，內(nèi)容不僅涉及紡織材料科學和技術領域中的經(jīng)典理論與闡述，而且引入了許多近代和現(xiàn)代的觀點和應用實例?！　　都徔椢锢恚ǖ?版）》為紡織科學與工程學科碩士研究生教材，并可作為纖維科學和高分子材料專業(yè)的參考用書，亦可供本學科和其他相關學科的教師、研究生和專業(yè)技術人員的自學參考。

作者簡介

　　儲才元，教授，博士生導師。1937年生，江蘇武進人。華東紡織工學院紡織材料專業(yè)研究生畢業(yè)，澳大利亞新南威爾士大學訪問學者。中國紡織工程學會會員。長期從事紡織材料專業(yè)的教學與科研工作。主講碩士研究生的“紡織物理”、“纖維集合體結構力學”、“Textile Physics”等課程。編有《纖維力學》、《紗布力學》、《紡織物理（英文版）》等講義，參加《紡織材料實驗教程》的部分編寫和《辭?！?、《大辭?！返摹疤烊焕w維與測試”詞目、《大百科全書》的“天然纖維、紗線”詞目的編寫工作。主持和參加多項“國家自然科學基金”、“國家教育部”和“上海市教委”的科研項目。先后在國內(nèi)外國際學術會議上宣讀論文10余篇，在國內(nèi)外雜志上發(fā)表論文120余篇。　　于偉東博士，教授，博士生導師。1956年生于浙江定海，山東萊陽人。英國UMIST材料科學中心訪問學者，澳大利亞新南威爾士大學理學博士。中國紡織工程學會會員，全國紡織品標準化委員會委員，Textile Res.J.編委會委員。一直從事纖維及其集合體結構與性質、纖維表面與復合材料界面表征、等離子體技術、防護材料和智能纖維材料等研究。在國內(nèi)外雜志和國際學術會議上發(fā)表論文400余篇，專利70余項，多年從事研究生“紡織物理”、“紡織應用技術物理”、“Textile MaterialScience”、“Textile Physics’等課程的教學。主編《紡織材料學》，參編《纖維增強復合材料》、《紡織材料實驗教程》、《纖維材料學導論》。

書籍目錄

第一章 纖維的結構第一節(jié) 纖維結構理論一、纓狀微胞理論二、纓狀原纖理論三、折疊鏈片晶理論四、纖維結構的其他理論五、纖維的弱節(jié)結構理論第二節(jié) 紡織纖維結構特征與表征一、紡織纖維結構的一般特征二、纖維結構的表征三、纖維弱節(jié)結構的表征第三節(jié) 常用纖維的實際結構一、天然纖維素纖維二、天然蛋白質纖維三、人造纖維四、合成纖維五、彈性纖維第四節(jié) 特種纖維結構一般概述一、聚合物共混體纖維結構二、聚四氟乙烯纖維結構三、碳纖維的結構四、液晶及芳綸高聚物的結構五、功能化及差別化纖維的結構一般參考書參考文獻第二章 纖維的吸濕性第一節(jié) 纖維的吸濕平衡一、纖維吸濕與時間的關系二、纖維的吸濕指標和測試方法三、纖維回潮率與相對濕度間的關系第二節(jié) 纖維的吸濕熱一、吸濕熱指標二、影響纖維吸濕熱的因素三、纖維吸濕熱的測試方法第三節(jié) 纖維材料的吸濕速率一、纖維吸濕的水分子擴散方程及其近似解二、影響纖維材料吸濕平衡速率的主要因素第四節(jié) 吸濕與纖維性能間的關系一、對質量的影響二、吸濕膨脹三、對纖維密度的影響四、對力學性能的影響五、對熱、光、電學性能的影響第五節(jié) 纖維的吸濕機理與理論一、纖維材料的吸濕機理二、環(huán)境對纖維吸濕性的影響三、吸濕理論四、親水性合成纖維一般參考書參考文獻第三章 纖維的力學性質第一節(jié) 纖維的拉伸性質一、拉伸曲線及拉伸性質指標二、纖維代表性拉伸曲線及其繪制三、纖維結構對力學性能的影響四、提高纖維強伸性能的途徑五、纖維結構不勻對拉伸性能的影響第二節(jié) 紡織纖維的粘彈性力學性質一、纖維的粘、彈性力學現(xiàn)象及其分子解釋二、線性粘彈性力學模型(線性粘彈性的微分表達式)三、線性粘彈性行為的積分表達式——玻爾茲曼疊加原理四、纖維的動態(tài)力學性質五、線性粘彈性函數(shù)間的數(shù)學關系六、非線性粘彈性及其力學模型第三節(jié) 粘彈性能的測量及其應用一、纖維粘彈性的測試方法二、纖維粘彈性測量的應用第四節(jié) 纖維的彈性模量和回彈性一、虎克彈性二、橡膠彈性三、紡織纖維的彈性模量四、纖維的回彈性第五節(jié) 纖維的斷裂與疲勞破壞一、纖維的強力和斷裂特征二、纖維的疲勞破壞第六節(jié) 纖維的其他力學性質一、沖擊性能二、纖維的力學各向異性三、纖維的彎曲、扭轉和壓縮性能一般參考書參考文獻第四章 纖維的電學性質第一節(jié) 纖維的導電性一、纖維的導電機理二、影響纖維導電性的因素三、纖維導電性的測量與表征第二節(jié) 纖維的介電性能一、介電常數(shù)二、介電損耗與介電松弛現(xiàn)象三、影響介電常數(shù)的因素四、介電擊穿性第三節(jié) 纖維的靜電性質一、靜電現(xiàn)象二、靜電產(chǎn)生的原因三、電荷散逸的途徑與靜電消除四、纖維及其制品的靜電性質的表征第四節(jié) 導電高聚物的導電性質一、導電高分子及其理論的產(chǎn)生與進展二、本征型導電高分子的導電載流子與機制三、導電高分子的導電模型一般參考書參考文獻第五章 纖維的光學和聲學性質第一節(jié) 纖維的反射與折射性質一、光與纖維二、纖維的折射率三、纖維的反射與光澤四、纖維的散射與不透明第二節(jié) 纖維的雙折射與測量一、纖維的雙折射及其現(xiàn)象二、影響纖維雙折射值的因素三、纖維雙折射的測量第三節(jié) 纖維對光的吸收及光老化一、纖維對光的吸收二、纖維的光致發(fā)光現(xiàn)象三、纖維的光降解和光老化第四節(jié) 紅外光譜與紅外二色性一、紅外光譜技術的一般概念與應用二、纖維結晶性的表征三、纖維的取向度表征及紅外二色性四、纖維表面結構與性質的紅外表征第五節(jié) 纖維的聲學性質概述一、聲波與纖維的作用二、聲波在纖維中的傳播速度三、纖維對聲波的吸收四、超聲和纖維隔音材料的應用一般參考書參考文獻第六章 纖維的熱學性質第一節(jié) 纖維的熱力學狀態(tài)與性質一、纖維的熱力學狀態(tài)與轉變二、纖維高聚物的玻璃化轉變?nèi)?、纖維高聚物的多重轉變第二節(jié) 纖維的導熱性質一、物質的熱傳導二、熱傳導方程與熱阻三、導熱機理與表達四、纖維材料的熱傳導機理第三節(jié) 纖維的燃燒性質一、纖維的燃燒性二、纖維的熱裂解和燃燒過程三、纖維燃燒性的測量與表征四、影響纖維燃燒性能的因素與阻燃第四節(jié) 纖維的熱分析技術一、熱分析技術概述二、差熱分析和差示掃描量熱法三、靜態(tài)和動態(tài)熱機械分析法四、熱重分析法第五節(jié) 纖維的熱定形……第七章 纖維的表面性質第八章 紗線的幾何結構第九章 紗線的力學性質第十章 織物的結構與性能第十一章 織物的風格第十二章 織物的舒適性

章節(jié)摘錄

　　棉纖維。這些結果說明，圓形截面的纖維，其相互間的接觸概率較高，有效作用也強。因此.形態(tài)主要影響摩擦中的接觸面積。　　纖維的卷曲主要影響纖維間的排列，即會導致纖維間的糾纏。纖維的卷曲一方面會使纖維的分離、開松和梳理變得容易，纖維網(wǎng)中的集聚纖維束大都是由無卷曲的纖維集合而成。另一方面，纖維的卷曲會使纖維網(wǎng)更具有彈性和均勻性，因為卷曲的纖維容易相互嵌合形成整體。纖維卷曲產(chǎn)生的抱合力會使纖維條的牽伸變得穩(wěn)定，但牽伸作用力需較大?！　±w維具有的卷曲在紡織加工中會逐漸減少，這會影響紗線和織物的蓬松性，以及低應力下的彈性。無卷曲的纖維在多道的紡織梳理中也會變得有些卷曲或彎鉤?！　【砬淖饔貌粌H提供給纖維摩擦作用中的抱合力，而且對纖維摩擦中的鎖結作用影響很大，相當于粗糙表面的作用。其主要的宏觀表現(xiàn)是當正壓力為零時的摩擦作用。卷曲的這種纏繞作用與纖維表面性狀關系較小，而主要取決于纖維的宏觀力學行為，如纖維的拉伸和彎曲性能，尤其是低應力下的這些性質?！　《?、摩擦機理　　摩擦是指兩物體間接觸并發(fā)生或將要發(fā)生相對滑移時的現(xiàn)象。從微觀力學角度來說，是兩物質接觸面分子問的相互作用，在切向外力作用下產(chǎn)生剪切和分離的過程。顯然，當兩物質接觸面積越大，兩接觸面靠得越近，這種分子間的作用就越多、越強。要達到這種接觸，即分子間的有效作用，兩接觸物的表面須平整光滑，而且兩物質的接觸壓力（正壓力）起著重要的作用。當兩物質發(fā)生相對滑移時，這種分子問的抗剪切作用越強，分離所需的能量也就越大，物質的相對滑移也就越困難。顯然，這種滑移所需的能量與分子間的粘附功（或稱結合能）有關，即與接觸物質的固有性質有關。而分子間相互作用的解脫是一個弛豫過程，即與外力作用時間有關，故摩擦作用的大小又與相對滑移速度有關。

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