三维编织复合材料的发展及应用现状

三维编织技术是在传统二维编织技术上发展起来的一种高新纺织技术。发展它的目的是为了克服传统复合材料固有的缺点，即受力后容易分层的问题，正是由于这个缺点，传统复合材料很难用于制作主承力的结构件和高功能制件，而三维编织技术最大的优势就在于非常适合制作各种复杂形状的高性能纤维结构件、连接件。 三维编织复合材料是利用三维编织技术先将增强纤维束织造成所需的结构形状预制件，由此制成的预制件结构具有特殊的空间网状结构，纱线在编织物结构中连续不间断且伸直度较高，不仅在平面内相互交织，而且在厚度方向上也相互交织。然后，再把预制体作为增强体结构，和基体（包括树脂、碳、碳化硅、金属等）复合，从而制成复合材料制件。三维编织复合材料因其整体复杂的空间纤维结构，显著地提高了材料的比强度和比刚度，从根本上克服了传统层合复合材料层间强度低、易分层等致命弱点，还使其具有优良的力学性能，如：良好的抗冲击损伤性能、耐疲劳性能和耐烧蚀性能等，以及结构整体性好、可设计性强等诸多优点，受到工程界的普遍关注，成为航空、航天、能源、重大战略装备、轨道交通、汽车轻量化、碳/碳复材、城市基建、生物医疗、体育用品等领域的重要结构材料。尽管三维编织复合材料制件多种多样，但目前国内的商业应用仍相对较少，制约三维编织技术推广的原因主要有研究起步晚、设备的自主研发、编织技术创新、数字化设计理论、在线检测技术、自动化与智能化控制技术等问题。