ISO 21023:2025

Textiles — Determination of surface chemical properties of carbon fibres using X-ray photoelectron spectroscopy

This document specifies a method for determining oxygen to carbon ratio of carbon fibre surfaces using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). This method is applicable to all kinds of carbon fibres and their fibre forms.

Textiles — Détermination des propriétés chimiques de surface des fibres de carbone par spectroscopie photoélectronique par rayons X

Le présent document définit une méthode qui permet de déterminer le rapport oxygène/carbone à la surface des fibres de carbone à l’aide de la spectroscopie photoélectronique par rayons X (XPS). Cette méthode est applicable à tous les différents types de fibres de carbone et leurs formes de fibre.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 10-Dec-2025
• ICS: 59.100.20 - Carbon materials
• Technical Committee: ISO/TC 38 - Textiles
• Drafting Committee: ISO/TC 38 - Textiles
• Current Stage: 6060 - International Standard published
• Start Date: 11-Dec-2025
• Due Date: 22-May-2026
• Completion Date: 11-Dec-2025

Standards Content (Sample)

International
Standard
ISO 21023
First edition
Textiles — Determination of surface
2025-12
chemical properties of carbon
fibres using X-ray photoelectron
spectroscopy
Textiles — Détermination des propriétés chimiques de surface des
fibres de carbone par spectroscopie photoélectronique par rayons X
Reference number
© ISO 2025
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CH-1214 Vernier, Geneva
Phone: [phone]
Email: [e-mail]
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principle . 1
5 Apparatus . 2
6 Specimen preparation . . 2
6.1 General .2
6.2 Reagents and materials .2
6.3 Process .2
6.3.1 Desizing .2
6.3.2 Acidification .2
6.3.3 Drying .3
6.4 Other carbon fibre forms.3
7 Test procedure . 3
7.1 Measurement instrument .3
7.2 Sample mounting .3
7.3 Measurement conditions .3
7.3.1 Vacuum .3
7.3.2 X-ray power .3
7.4 Measurement procedure .3
8 Analysis and calculation . 3
9 Test report . 4
Annex A (informative) XPS test results of carbon fibres . 5
Annex B (informative) Report on the interlaboratory trial . 7
Bibliography . 9

iii
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through
ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee
has been established has the right to be represented on that committee. International organizations,
governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely
with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are described
in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the different types
of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the editorial rules of the
ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of any patent
rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or on the ISO list of
patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity assessment,
as well as information about ISO's adherence to the World Trade Organization (WTO) principles in the
Technical Barriers to Trade (TBT) see the following URL: www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 38, Textiles.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found atwww.iso.org/members.html.

iv
Introduction
Carbon fibres remain in the major functional fibres due to their light weight, high strength, and broad
electrical conductivity. They are especially used in structural composites with various polymer-based
matrices. To enhance the performance of these composites, surface characteristics — particularly
hydrophobicity and hydrophilicity — are critical for process optimization. These characteristics largely
depend on surface chemical composition, especially the oxygen-to-carbon (O/C) ratio. X-ray photoelectron
spectroscopy (XPS) is a widely used technique to analyze this surface ratio.

v
International Standard ISO 21023:2025(en)
Textiles — Determination of surface chemical properties of
carbon fibres using X-ray photoelectron spectroscopy
1 Scope
This document specifies a method for determining oxygen to carbon ratio of carbon fibre surfaces using
X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).
This method is applicable to all kinds of carbon fibres and their fibre forms.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content constitutes
requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For undated references,
the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 10810, Surface chemical analysis — X-ray photoelectron spectroscopy — Guidelines for analysis
ISO 15472, Surface chemical analysis — X-ray photoelectron spectrometers — Calibration of energy scales
ISO 18115-1, Surface chemical analysis — Vocabulary — Part 1: General terms and terms used in spectroscopy
ISO 18118, Surface chemical analysis — Auger electron spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy
— Guide to the use of experimentally determined relative sensitivity factors for the quantitative analysis of
homogeneous materials
IEC TS 62607-6-21, Nanomanufacturing - Key control characteristics - Part 6-21: Graphene-based material -
Elemental composition, C/O ratio: X-ray photoelectron spectroscopy
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 18115-1, as well as the following apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
— ISO Online browsing platform: available at http:// www .iso .org/ obp
3.1
O/C ratio
ratio of relative abundance of oxygen element to carbon element
4 Principle
XPS is a surface-sensitive quantitative spectroscopic technique based on the photoelectric effect. XPS
allows identification of elements that exist either within a material (elemental composition) or those present
at the surface, or both. In addition, their chemical state, the overall electronic structure and density of the
electronic states in the material can be evaluated. XPS is most suitable for surface chemical analysis of
carbon fibres.
5 Apparatus
One or more of the charge-control techniques, also called charge-neutralization techniques, such as those
[1]
described in ISO 19318 are employed in most XPS spectrometers. The XPS instrument shall be operated in
accordance with the manufacturer’s instructions or other documented procedures.
5.1 X-ray source of Al Kα from micro-focused monochromator shall be used.
5.2 Ultra-high Vacuum (UHV) chamber, consisting of a rigid enclosure from which air and other gases are
-9
removed by a UHV pump. A pump capable of producing a vacuum better than 5x10 torr is expected to be
...

Norme
internationale
ISO 21023
Première édition
Textiles — Détermination des
2025-12
propriétés chimiques de surface des
fibres de carbone par spectroscopie
photoélectronique par rayons X
Textiles — Determination of surface chemical properties of
carbon fibres using X-ray photoelectron spectroscopy
Numéro de référence
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© ISO 2025
Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: [phone]
E-mail: [e-mail]
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Principe. 2
5 Appareillage . 2
6 Préparation des éprouvettes . 2
6.1 Généralités .2
6.2 Réactifs et matériels .2
6.3 Procédé .3
6.3.1 Désensimage .3
6.3.2 Acidification .3
6.3.3 Séchage .3
6.4 Autres formes de fibres de carbone .3
7 Procédure d’essai . 3
7.1 Instrument de mesure .3
7.2 Montage de l’échantillon .3
7.3 Conditions de mesure .3
7.3.1 Vide .3
7.3.2 Puissance des rayons X .3
7.4 Mode opératoire de mesure .4
8 Analyse et calcul . 4
9 Rapport d’essai . 4
Annexe A (informative) Résultats obtenus lors des essais XPS sur les fibres de carbone . 6
Annexe B (informative) Rapport sur l’essai interlaboratoires . 8
Bibliographie . 10

iii
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux
de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général
confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire
partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a
été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir
www.iso.org/directives).
L’ISO attire l’attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner l’utilisation
d’un ou de plusieurs brevets. L’ISO ne prend pas position quant à la preuve, à la validité et à l’applicabilité
de tout droit de brevet revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent document, l’ISO n'avait
pasreçu notification qu’un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires à sa mise en application.
Toutefois, il y a lieu d’avertir les responsables de la mise en application du présent document que des
informations plus récentes sont susceptibles de figurer dans la base de données de brevets, disponible à
l'adresse www.iso.org/brevets. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir identifié tout ou
partie de tels droits de propriété.
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données pour
information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion de
l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au
commerce (OTC), voir www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 38, Textiles.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes se
trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.

iv
Introduction
Les fibres de carbone restent des fibres fonctionnelles majeures en raison de leur légèreté, de leur
résistance élevée et de leur grande conductivité électrique. Elles sont en particulier utilisées dans les
composites structurels avec diverses matrices à base de polymères. Pour améliorer les performances de ces
composites, les caractéristiques de surface, en particulier l’hydrophobicité et l’hydrophilie, sont essentielles
à l’optimisation des processus. Ces caractéristiques dépendent en grande partie de la composition chimique
des surfaces, en particulier du rapport oxygène/carbone (O/C). La spectroscopie photoélectronique par
rayons X (XPS) est une technique largement utilisée pour analyser ce rapport au niveau des surfaces.

v
Norme internationale ISO 21023:2025(fr)
Textiles — Détermination des propriétés chimiques
de surface des fibres de carbone par spectroscopie
photoélectronique par rayons X
1 Domaine d’application
Le présent document définit une méthode qui permet de déterminer le rapport oxygène/carbone à la surface
des fibres de carbone à l’aide de la spectroscopie photoélectronique par rayons X (XPS).
Cette méthode est applicable à tous les différents types de fibres de carbone et leurs formes de fibre.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour
les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 10810, Analyse chimique des surfaces — Spectroscopie de photoélectrons par rayons X — Lignes directrices
pour l'analyse
ISO 15472, Analyse chimique des surfaces — Spectromètres de photoélectrons X — Étalonnage en énergie
ISO 18115-1, Analyse chimique des surfaces — Vocabulaire — Partie 1: Termes généraux et termes utilisés en
spectroscopie
ISO 18118, Analyse chimique des surfaces — Spectroscopie des électrons Auger et spectroscopie de
photoélectrons — Lignes directrices pour l'utilisation de facteurs expérimentaux de sensibilité relative pour
l'analyse quantitative de matériaux homogènes
IEC/TS 62607-6-21, Nanomanufacturing — Key control characteristics — Part 6-21: Graphene-based
material — Elemental composition, C/O ratio: X-ray photoelectron spectroscopy
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et les définitions de l’ISO 18115-1 ainsi que les suivants
s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en normalisation,
consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/
3.1
rapport O/C
rapport entre l’abondance relative de l’élément oxygène et l’élément carbone

4 Principe
La XPS est une technique spectroscopique quantitative, sensible à la surface, fondée sur l’effet
photoélectrique. La XPS permet d’identifier les éléments inhérents au matériau (composition élémentaire),
ceux présents à la surface ou les deux. De plus, leur état chimique, la structure électronique globale et la
densité des états électroniques dans le matériau peuvent être évalués. La XPS convient le mieux à l’analyse
chimique de surface des fibres de carbone.
5 Appareillage
Une ou plusieurs des techniques de maîtrise de charge, également appelées techniques de neutralisation
[1]
de charge, telles que celles décrites dans l’ISO 19318 , sont utilisées dans la plupart des spectromètres
XPS. L’instrument XPS doit être utilisé conformément aux instructions du fabricant ou à d’autres modes
opératoires documentés.
5.1 Une source de rayons X Al Kα provenant d’un monochromateur micro-focalisé doit être utilisée.
5.2 Une chambre à ultra-vide (UHV), constituée d’une enceinte rigide d’où l’air et les autres gaz sont
-9
évacués par une pompe UHV. Une pompe pouvant atteindre un vide supérieur à 5x10 torr
...