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植物纤维是广泛分布在种子植物中的一种厚壁组织。它的细胞细长、两端尖锐，具有较厚的次生壁，次生壁上常有单纹孔，成熟时一般没有活的原生质体。植物纤维在植物体中主要起机械支撑作用。构成植物纤维的基础物质是纤维素，纤维素是由7000～10000个葡萄糖分子呈束状平行排列的、经糖苷链连接起来的聚合物。
植物纤维由纤维素、半纤维素、木质素、果胶、蜡质和矿物质等组成。按照形态可以将植物纤维分为种子纤维、韧皮纤维、叶子纤维等不同种类，其中韧皮纤维和叶子纤维是最常用的。韧皮纤维包括大麻纤维、黄麻纤维、苎麻纤维、亚麻纤维等，叶子纤维包括剑麻纤维、蕉麻纤维等 ［3］ 。植物纤维的性能受许多因素影响，一般与产地、年龄、结构、化学组成和螺旋角等有关。而植物纤维本身容易吸湿，具有强亲水性，与疏水性的树脂基体间界面性能较差，因此研究者通常会对植物纤维进行改性处理，如利用去蜡处理、碱化处理、漂白处理、氰乙基化处理、硅烷处理、苯甲酰化处理、过氧化物处理、异氰酸处理、丙烯酸处理、乙酰化处理等方法改变其化学组成或者表面性质 ［4-13］ 。
植物纤维的产量很大，并且在不断增加，是纺织工业的重要材料来源。其中，我国的麻类纤维资源丰富，苎麻的产量居世界第一，因此把麻类纤维作为增强材料应用于复合材料 ［14］ 。麻类纤维大部分用于制造包装用织物和绳索，一部分品质优良的麻类纤维可供制作服装。
与传统玻璃纤维、碳纤维相比较，植物纤维具有以下四个方面的重要特征。
1.环保：可自然降解
植物纤维是自然界中取之不尽、用之不竭的可再生资源。目前大量垃圾是非降解废弃物，对生态环境造成严重威胁，并且危害人类健康。植物纤维环保材料天然成分可达80%以上，制成的物品用后弃于自然环境中可自然降解，是一种新型绿色的环保材料。1.1节中对植物纤维的环保特征也有介绍。
2.长度短，需要加捻
植物纤维受到自身生长特性的影响，纤维长度短小，而且植物纤维束中的纤维丝还不连续。对于合成纤维，根据工业需求，通过拉丝工艺可以得到连续的长纤维；而植物纤维长度一般为10～1000mm。麻类纤维是植物纤维中最长的，如苎麻纤维长50～120mm、亚麻纤维长17～25mm、黄麻纤维长2～4mm等，且具有较高的强度和较低的断裂延伸率 ［15］ 。
因此，各类复合材料用植物纤维作为增强材料时，通常需要把植物纤维加捻以纺成纱线，复合材料性能必然受到这一工艺的影响。事实上，本书在研究植物纤维增强复合材料的过程中，发现该复合材料的力学行为具有明显的非线性，尤其是在初始的拉伸阶段。结果表明这种明显的非线性正是由植物纤维的加捻造成的，而这也正是本书研究的重要依据和出发点。
3.独特的化学组成
植物纤维由三类主要成分组成——纤维素、半纤维素和木质素。这三类成分均为具有复杂空间结构的高分子化合物。
纤维素分子、半纤维素分子和木质素分子之间的结合主要依赖氢键，半纤维素分子和木质素分子之间除氢键外还存在化学键，半纤维素和木质素之间的化学键结合主要在半纤维素分子支链上的半乳糖基和阿拉伯糖基与木质素之间。
植物纤维素原料除上述三大类组分外，还含有少量的果胶、含氮化合物和无机物成分。植物纤维素原料不溶于水，也不溶于一般有机溶剂，在常温下，也不溶于稀酸和稀碱。
4.多层次多尺度结构
纤维素、半纤维素和木质素相互结合形成复杂的超分子化合物，并进一步形成各种各样的植物细胞壁结构。纤维素分子规则排列、聚集成束，由此决定了细胞壁的构架，在纤丝构架之间充满了半纤维素和木质素。
X射线衍射研究发现，植物纤维素大分子的聚集体中包括结晶区和无定型区，结晶区部分分子排列得比较整齐且有规则，呈现清晰的X射线衍射图，密度大，晶胞结构为单斜晶胞模型；无定型区的分子排列不整齐且较疏松，因而密度较低。从结晶区到无定型区是逐步过渡的，无明显界线。
一个植物纤维组织大约含有60～80个纤维素分子，每个纤维素分子约具有10000个葡萄糖单元；微纤丝由基原原纤维构成，尺寸比较固定，大纤丝由一个以上的微纤丝构成，其大小随原料来源或加工条件不同而有差异。另外，植物纤维在长度和细度上有很大的离散率，这些因素导致植物纤维形成多层次多尺度的结构。