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典型纺织纤维材料的红外和太赫兹光谱研究

作　者: 陈思
导　师: 杨斌
学　校: 浙江理工大学
专　业: 纺织材料与纺织品设计
关键词: 太赫兹光谱纺织纤维织物纤维循环单体理论模拟
分类号: TS102.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 61次
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内容摘要

红外光谱是由分子中振动能级的跃迁而产生的,分子中基团的振动和转动频率都是在红外阶段,是一种常用的检测手段。太赫兹辐射是上世纪末兴起的一种辐射源,其光谱特征对物质分子间弱的作用力、大分子骨架振动、晶格振动等具有较强的敏感性,所以目前被广泛地用于物质的探测及化合物内部结构分析。论文应用红外光谱和太赫兹光谱对几组同类天然纤维和化学纤维进行了光谱分析,实现了部分同类纤维的鉴别；对几种不同纤维织物和相同纤维不同紧度织物进行了太赫兹光谱测试,探讨了织物种类及结构与其在太赫兹波段共振特性之间的关系,为太赫兹光谱在安检中的进一步应用提供了理论依据；基于量子化学理论对几种化学纤维的单体进行了理论模拟,探明了涤纶、锦纶、腈纶在远红外、太赫兹波段的共振机理。研究结果表明,太赫兹光谱在同类纤维鉴别领域具有一定的应用前景,而织物与纤维在太赫兹波段共振机理的研究,为太赫兹光谱在安检中的应用提供了一定的依据,进而推动太赫兹技术在纺织领域的应用。论文的主要研究工作如下：1、采用红外光谱对不同加工工艺的三类涤纶纤维(POY,FDY,DTY)进行了定量测试并加以分析,结果表明,三种纤维在红外波段的吸收峰位置相同,但由于三者的结晶度和取向度存在差异,导致吸收峰面积具有明显差别,因此可以基于吸收强度的不同实现对三者的鉴别；2、应用红外光谱和太赫兹光谱对三组同类纤维(大麻和苎麻,白棉和棕棉,羊绒和紫绒)进行了测试、分析,结果表明,由于同类纤维具有相同的官能团和振动基团,红外光谱不能从图谱中直观地反应它们的差异,而太赫兹光谱对分子间弱的作用力、大分子骨架振动等具有较强的敏感性,可以有效的对同类纤维实现鉴别；3、对几种纤维织物及三种不同紧度的蚕丝织物进行太赫兹光谱测试、分析,探讨了织物种类及结构与其在太赫兹波段共振特性之间的关系。结果表明：不同纤维织物其太赫兹光谱的吸收特性不同,但各种织物在太赫兹波段的吸收系数均随频率增加而增加。对于相同材料不同紧度的织物,其在太赫兹波段的吸收系数也有差异,其中在低频阶段太赫兹光谱的吸收系数与织物的紧度成正向关系,在高频阶段成反向关系；4、基于量子化学理论采用Gussian03软件利用密度泛函理论对涤纶、锦纶和腈纶三种化学纤维的循环单体在0-18THz频域内的共振特性进行了理论分析,结合实验和理论模拟光谱,对它们在此波段的振动频率进行了归属,探明了三种纤维在太赫兹波段的共振机理。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
第一章绪论  11-16
  1.1 太赫兹辐射简介  11
  1.2 太赫兹辐射的产生与探测  11-12
    1.2.1 太赫兹辐射的产生  11-12
    1.2.2 太赫兹辐射的探测  12
  1.3 太赫兹光谱的应用  12-15
    1.3.1 太赫兹光谱的国内外研究现状  12-13
    1.3.2 太赫兹光谱在纺织领域的研究现状  13-15
  1.4 论文的研究内容  15-16
第二章红外及太赫兹光谱在同类纤维鉴别领域的应用  16-37
  2.1 实验过程  16-18
    2.1.1 样品和仪器  16-17
    2.1.2 样品前处理  17
    2.1.3 中红外测试  17-18
    2.1.4 远红外测试  18
    2.1.5 太赫兹测试  18
  2.2 透射式太赫兹时域光谱光学参数的获取原理  18-19
  2.3 三类涤纶纤维(POY、FDY、DTY)的光谱特性分析  19-24
    2.3.1 三类涤纶纤维简介  19-20
    2.3.2 三类涤纶纤维的红外光谱特性分析  20-23
    2.3.3 三类涤纶纤维太赫兹光谱特性分析  23-24
  2.4 苎麻、大麻纤维光谱特性分析  24-29
    2.4.1 苎麻、大麻的红外光谱分析  24-27
    2.4.2 苎麻、大麻的太赫兹光谱特性分析  27-29
  2.5 白棉、棕棉的光谱特性分析  29-32
    2.5.1 白棉、棕棉的红外光谱特性分析  29-30
    2.5.2 白棉、棕棉的太赫兹光谱特性分析  30-32
  2.6 白羊绒、紫羊绒的光谱特性分析  32-35
    2.6.1 白羊绒和紫羊绒简介  32
    2.6.2 白羊绒、紫羊绒的红外光谱特性分析  32-33
    2.6.3 白羊绒、紫羊绒的太赫兹光谱特性分析  33-35
  2.7 本章小结  35-37
第三章太赫兹在织物中的传递特性研究  37-45
  3.1 实验部分  37-38
    3.1.1 实验材料及仪器  37
    3.1.2 实验过程  37-38
  3.2 织物种类与其太赫兹共振特性的关系  38-40
  3.3 织物紧度与其太赫兹共振特性的关系  40-44
  3.4 本章小结  44-45
第四章几种化学纤维在太赫兹波段和远红外波段的共振机理分析  45-62
  4.1 GAUSSIAN03的简介和使用步骤  45
  4.2 实验部分  45
  4.3 涤纶单体的远红外和太赫兹共振机理分析  45-50
    4.3.1 涤纶单体的结构优化和理论计算  45-50
    4.3.2 涤纶单体的振动归属  50
  4.4 锦纶单体的远红外和太赫兹共振机理分析  50-55
    4.4.1 锦纶单体的结构优化与理论计算  50-55
    4.4.2 锦纶单体的振动归属  55
  4.5 腈纶单体的远红外和太赫兹共振机理分析  55-61
    4.5.1 腈纶单体的结构优化理论计算  55-61
    4.5.2 腈纶纤维的振动归属  61
  4.6 本章小结  61-62
第五章结论  62-64
参考文献  64-70
致谢  70-71
作者在学期间取得的学术成果  71

典型纺织纤维材料的红外和太赫兹光谱研究

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