用于复合材料增强的亚麻纤维：探索植物生长、细胞壁发育和纤维特性之间的联系
由于亚麻（Linum usitatissimum L.）纤维的高机械性能和植物来源的结合，亚麻纤维成为环境友好复合材料的有趣增强材料。越来越多的研究文章和评论侧重于亚麻产品的加工和性能，而没有考虑亚麻纤维的原始关键作用，即亚麻茎的增强元素。很少考虑植物的个体发育、沿植物分布的纤维特性或植物生长条件。相反，探索亚麻纤维的发展和影响植物机械性能的参数（在整个植物或纤维规模上）可能是控制和/或优化纤维性能的一种有趣的方法，在更大程度上，亚麻纤维产品也是如此。
本综述的第一部分综合了关于亚麻植物生长阶段和茎生物组织内部组织的一般知识。此外，本文还回顾了亚麻纤维从伸长到加厚的发展过程中的主要发现，以解释亚麻纤维不常见的形态特征。然后，通过对比草本植物和木本植物科学研究中给出的数据，说明了亚麻的细长性。。在第二部分中，介绍了几种主要经济作物品种选择的最新技术。本节包括不同的选择标准以及它们对植物特性影响的概述。特别关注的是倒伏阻力和对这种不希望出现的现象的理解。第三部分回顾了栽培条件的影响，包括苗木率及其与植物冠层中风的关系，以及主要向性（即变薄性、向震性和向地性）对茎和纤维特性的影响。本节说明了植物适应的机制，以及环境如何改变植物的生物力学特性。最后，本综述要求植物学家、育种家和农民了解如何通过优化纤维性能选择专用于复合材料应用的潜在亚麻品种。整篇论文都讨论了纤维形态和机械性能，并与它们在复合材料增强中的应用保持联系。
亚麻是一种越来越受关注的工业植物。自大约一万年前的新石器时代开始驯化以来（Quillian，2014），这种植物因其纤维而被栽培，因此被命名为“纤维作物”或“纤维植物”。亚麻纤维已被用作纺织原料，组成绳索和纺织纱线，后来用于更时尚的服装或高品质的织物内饰。最近，从20世纪30年代左右开始（de Bruyne，1939），由于亚麻纤维的机械性能和令人印象深刻的长径比（25 mm长的纤维平均直径为20μm）（van Dam和Gorshkova，2003），其应用已扩展到更多的技术用途，即，作为复合材料的增强材料，用于开发更可持续的材料（Yan等人，2014年）。近年来，植物纤维基复合材料取代玻璃纤维的应用越来越广泛；与玻璃纤维相比，植物纤维的优势在于其来自光合作用的生物来源及其可再生性、低密度、对人体健康的低危害制造工艺、加工工具的低磨损等（Pickering等人，2016）。尽管如此，亚麻纤维的特定机械性能范围与玻璃纤维相似，平均弹性模量为52.4 GPa，断裂强度为976 MPa，断裂应变为2.15%，纤维密度为1.53（Lefeuvre等人，2014b）。在亚麻基复合材料的情况下，纤维部分或增强材料由工业亚麻纤维或短纤维组成，浸渍有聚合物基体。工业纤维由纤维束（或多或少个性化；Bensadoun等人，2017年）组成，纤维束呈随机排列的无纺形式（Merotte等人，2016年）、单向层（Lefeuvre等人，2015年）或更复杂的织物（Robitaille和Gauvin，1999年）。长度为几毫米且具有良好个性化的短纤维也可通过挤压或注射方式用于处理生物复合材料（Doumbia等人，2015）。聚合物基体保持增强体；它可以是热塑性聚合物（Le Duigou et al.，2008、2016；Dickson et al.，2014），也可以是热固性树脂（Joffe et al.，2005；Åkesson et al.，2011；Mahboob et al.，2017）。最后，亚麻基复合材料的开发是一个不断扩大的研究领域，无论是在增强体规模、基体规模还是关于增强体/基体界面的优化，并且是越来越多的论文（包括评论）的主题（Summerscales等人，2010年；Ku等人，2011年；Yan等人，2014年；Pickering等人，2016年）。
因此，尽管亚麻是最早的驯化植物（Allaby 等人，2005年），但它的纤维被用于制作各种材料，从日常服装到工业复合材料。这些众多的现有应用和不断向更具创新性的材料发展，使亚麻成为一种越来越有工业价值的植物。因此，亚麻是材料科学领域密集研究工作的主题，其目的是根据纤维是否用于纺织品或复合材料来改进不同的标准。然而，很少有研究将亚麻作为一种活的植物来研究亚麻纤维的特性与获得亚麻纤维的植物的发育之间的关系。在人类为生产纤维而种植的不同植物中，亚麻具有许多特殊性，使其成为一种独特的发展和结构模式（Mikshina et al.，2013）。对其生长的控制使其纤维在机械形态和性能方面达到最佳成熟度和优异特性（Gorshkova等人，1996年；Baley和Bourmaud，2014年）。此外，近100年来，它一直是品种选择的主题，使其成为一种具有强大工业潜力的植物，同时也是农民报酬的重要来源（Jankauskiene，2014）。品种选择最可能是亚麻稀有细长的起源，这允许考虑亚麻植物作为稳定性的模型和生物启发的来源（巴利等人，2018）。像任何植物一样，它对外部压力做出反应，其发育和茎结构会受到触生形态发生、向地性以及环境或栽培条件的影响（Moulia等，2006）。
目前的工作建议对文献进行回顾，以强调亚麻植物的特性与其对纤维性能可能产生的影响之间可能存在的联系。在第一节中，我们研究了亚麻植株的主要生长阶段和茎生物组织的内部组织。此外，还对亚麻纤维从伸长到增稠的发展进行了综述。通过与草本植物和树木的比较，突出了亚麻的细长。其次，探讨了亚麻新品种的选择及相关的选择标准。第二节概述了品种选择对植物特性的影响，并对导致抗倒伏能力提高的变化进行了更广泛的回顾。最后一节探讨了培养条件，尤其是幼苗对茎和纤维特性的影响。综述了环境条件的影响，如植物冠层内的气流和主要取向。
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总结
亚麻是人类栽培的最古老的植物之一，主要是因为其茎中含有纤维。亚麻纤维一直用于纺织生产，包括服装和室内装饰。此外，在过去几十年中，一种更为现代的应用得到了发展，即亚麻纤维用于复合增强材料。这种植物的生长阶段在文献中有很好的描述，这可能要感谢亚麻纤维的工业潜力。纤维发育过程，从起始到增厚，是若干研究的主题，主要是由于亚麻纤维的不寻常特性，从形态学上讲，也是由于构成细胞壁大部分的显著G层。
亚麻是一年生草本植物，提供的纤维表现出类似于张力木的厚G层以及大量的木质部，收集了非常有前途的特征，以了解植物对各种培养条件和外部刺激的反应机制。然而，无论是在植物个体发育期间还是在FM期间，仍然很难找到关于亚麻纤维成分的一般平均数据。这在一定程度上是由众多现有亚麻品种和地区间和年份间不可恢复的气象条件导致的，这导致了很大的成分变化，但也归因于作者遵循的许多协议。此外，如果气象条件难以控制，品种对纤维成分和性能的影响更为重要，因为它依赖于品种选择的专业知识。后者成功地选择了纤维产量高、抗病性好、抗倒伏稳定性好的亚麻品种，同时确保植物特性（高度和直径）仍然适合现有的农业机械和清棉机。因此，人们可以合理地期待一项高效的选择工作，以开发专门用于技术应用的亚麻新品种。这一创新方法将与研究亚麻植物在自然或实验环境中的适应和强化机制的研究结合在一起，包括对木质部对亚麻机制的贡献的补充兴趣。在更大程度上，这类研究还将为亚麻适应当前气候变化（包括全球变暖）提供思路，以保护这种杰出的工业作物的种植。
参考文献
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多孔材料与人工结构物理特性表征与验证技术领先者
● 比翱工程实验室丨从天然生态材料到人工结构，现代降噪材料综述● 比翱工程实验室丨声学材料和噪声控制策略的最新进展综述
● 比翱观察丨基于工业麻的生物复合材料，行业独特的“精确的纤维结构转化”技术● 比翱观察丨更可持续、更少碳：宝马汽车增强对大麻和可回收环保材料的应用
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