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三維編織復(fù)合材料能否躋身主流復(fù)合材料制造領(lǐng)域?

2023-03-08 15:56 作者:復(fù)材云集  | 我要投稿

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什么是三維編織

三維編織技術(shù)是在傳統(tǒng)二維編織技術(shù)上發(fā)展起來的一種高新紡織技術(shù)。發(fā)展它的目的是為了克服傳統(tǒng)復(fù)合材料固有的缺點,即受力后容易分層的問題,正是由于這個缺點,傳統(tǒng)復(fù)合材料很難用于制作主承力的結(jié)構(gòu)件和高功能制件,而三維編織技術(shù)最大的優(yōu)勢就在于非常適合制作各種復(fù)雜形狀的高性能纖維結(jié)構(gòu)件、連接件。


三維編織復(fù)合材料是利用三維編織技術(shù)先將增強纖維束織造成所需的結(jié)構(gòu)形狀預(yù)制件,由此制成的預(yù)制件結(jié)構(gòu)具有特殊的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),紗線在編織物結(jié)構(gòu)中連續(xù)不間斷且伸直度較高,不僅在平面內(nèi)相互交織,而且在厚度方向上也相互交織。然后,再把預(yù)制體作為增強體結(jié)構(gòu),和基體(包括樹脂、碳、碳化硅、金屬等)復(fù)合,從而制成復(fù)合材料制件。

三維編織過程? 圖片來源:云路復(fù)材

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02

三維編織復(fù)合材料的性能特點

三維編織復(fù)合材料因其整體復(fù)雜的空間纖維結(jié)構(gòu),顯著地提高了材料的比強度和比剛度,從根本上克服了傳統(tǒng)層合復(fù)合材料層間強度低、易分層等致命弱點,還使其具有優(yōu)良的力學(xué)性能,如:良好的抗沖擊損傷性能、耐疲勞性能和耐燒蝕性能等,以及結(jié)構(gòu)整體性好、可設(shè)計性強等諸多優(yōu)點,受到工程界的普遍關(guān)注,成為航空、航天、能源、重大戰(zhàn)略裝備、軌道交通、汽車輕量化、碳/碳復(fù)材、城市基建、生物醫(yī)療、體育用品等領(lǐng)域的重要結(jié)構(gòu)材料。

三維編織復(fù)合材料制品? ?圖片來源:云路復(fù)材

三維編織應(yīng)用? ?圖片來源:《三維編織復(fù)合材料的發(fā)展現(xiàn)狀與展望》,熊紹海等



碳纖維預(yù)制體,圖片來源:云路復(fù)材

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04

三維編織復(fù)合材料目前存在的問題

盡管三維編織復(fù)合材料制件多種多樣,但目前國內(nèi)的商業(yè)應(yīng)用仍相對較少,制約三維編織技術(shù)推廣的原因主要有研究起步晚、設(shè)備的自主研發(fā)、編織技術(shù)創(chuàng)新、數(shù)字化設(shè)計理論、在線檢測技術(shù)、自動化與智能化控制技術(shù)等問題。

參考資料:荊云娟,韋鑫,張元,趙帆.三維編織復(fù)合材料的發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀[J].棉紡織技術(shù),2019,47(11):79-84.(來源:DT新材料)

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