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  5. Mapping humidity-dependent mechanical properties of a single cellulose fibre
 
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2021
Zweitveröffentlichung
Artikel
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Mapping humidity-dependent mechanical properties of a single cellulose fibre

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Hauptpublikation
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TUDa URI
tuda/10235
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-235228
DOI
10.26083/tuprints-00023522
Autor:innen
Auernhammer, Julia ORCID 0000-0002-9896-7353
Keil, Tom ORCID 0000-0002-9145-4731
Lin, Binbin ORCID 0000-0002-7013-283X
Schäfer, Jan-Lukas ORCID 0000-0002-4335-9342
Xu, Bai-Xiang ORCID 0000-0001-5906-5341
Biesalski, Markus ORCID 0000-0001-6662-0673
Stark, Robert W. ORCID 0000-0001-8678-8449
Kurzbeschreibung (Abstract)

Modelling of single cellulose fibres is usually performed by assuming homogenous properties, such as strength and Young’s modulus, for the whole fibre. Additionally, the inhomogeneity in size and swelling behaviour along the fibre is often disregarded. For better numerical models, a more detailed characterisation of the fibre is required. Herein, we report a method based on atomic force microscopy to map these properties along the fibre. A fibre was mechanically characterised by static colloidal probe AFM measurements along the longitudinal direction of the fibre. Thus, the contact stress and strain at each loading point could be extracted. Stress–strain curves were be obtained along the fibre. Additionally, mechanical properties such as adhesion or dissipation were mapped. Local variations of the effective fibre radius were recorded via confocal laser scanning microscopy. Scanning electron microscopy measurements revealed the local macroscopic fibril orientation and provided an overview of the fibre topography. By combining these data, regions along the fibre with higher adhesion, dissipation, bending ability and strain or differences in the contact stress when increasing the relative humidity could be identified. This combined approach allows for one to obtain a detailed picture of the mechanical properties of single fibres.

Freie Schlagworte

Cellulose

Single Fibre Strength...

Scanning Electron Mic...

Confocal Laser Scanni...

Atomic Force Microsco...

Colloidal Probe

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Mechanik Funktionaler Materialien
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Physikalische Metallkunde
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Physics of Surfaces
07 Fachbereich Chemie > Ernst-Berl-Institut > Fachgebiet Makromolekulare Chemie > Makromolekulare Chemie und Papierchemie
DDC
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Cellulose
Startseite
8313
Endseite
8332
Jahrgang der Zeitschrift
28
Heftnummer der Zeitschrift
13
ISSN
1572-882X
Verlag
Springer Science
Ort der Erstveröffentlichung
Dordrecht
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2021
Verlags-DOI
10.1007/s10570-021-04058-4
PPN
524643210

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