大阪大学 图1
像素分辨分布分析表明，光学延迟随纸浆原纤化程度的增加而减小
学分:大阪大学 大阪大学科学与工业研究所的研究人员设计了一种新方法来测定木浆的原纤化程度
通过利用纤维素固有的光学双折射，他们能够通过光学延迟分布来测量形态变化
这项工作可能会导致可再生生物质、纤维素纳米纤维的清晰分级和智能利用
纤维素是大多数植物的主要结构成分，几千年来人类一直将其作为一种重要的生物材料用于服装、纸张和木质结构
最近，已经生产了纤维素纳米纤维，其具有来自构成纤维素的延伸链晶体的各种功能的优点，包括光学双折射
当光在材料内部的有效速度取决于其偏振时，就会发生双折射；在这种情况下，光是平行于还是垂直于聚合物链偏振
现在，大阪大学的一组科学家开发了一种光学分析系统，可以直接量化木浆的原纤化程度
原纤化是减少纤维素分子在微米级纸浆纤维中的聚集以形成纳米级纤维的过程
与用电子显微镜费力地测量纤维宽度相比，这种技术可以快速而容易地确定纤维素纤维是以随机方向排列还是分散
“我们的系统为纤维素纳米纤维的质量分级提供了清晰和可量化的标准，”第一作者小次郎说
图2
纸浆悬浮液中光学延迟的分布，其根据原纤化程度而变化
学分:大阪大学 这是通过用双折射显微镜在石英流动池中观察纤维素纤维来实现的
用圆偏振光从下方照射样品，圆偏振光具有像螺旋一样在空间旋转的电场方向
具有大双折射的光纤区域将在光的相位中引起更大的光学延迟
使用双折射显微镜，研究人员能够逐像素记录这个值
他们发现平均光学延迟及其标准偏差都与纤维性颤动的程度相关
较大的阻滞值与完整的纸浆纤维有关，而较小的阻滞值与原纤化纸浆中的气球状结构有关，而非常小的阻滞值与分散的纳米纤维有关
“我们希望促进木浆和纤维素纳米纤维的精确结构控制和高级应用，”资深作者雅雅·诺吉说
除了上述文章的结果之外，研究小组还证实，通过深度学习阻滞图像，可以自动确定未知牙髓样品的原纤化程度
该系统有望使人工智能对纤维原纤化程度的定义更加清晰和自动化，并成为表征纸浆原料和纤维素纳米纤维质量的关键分析技术
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