三维立体织物复合材料研究与进展

三维立体织物复合材料研究与进展
随着科技的发展，复合材料在工业、民用和军事领域中被广泛应用。

三维立体织物复合材料是一种新型的增强材料，具有高强度、高刚度、
高韧性、成型性好等优点，已经成为各种工业材料中不可或缺的一种。

本文将从三维立体织物的结构、制备及其应用方面综述其研究现状及进展。

1. 结构
三维立体织物复合材料是由不同面密度的织物构成的。

由于三维立
体织物的结构特殊，其性能比二维复合材料更优异。

三维立体织物的结
构通常由一个或多个三维交织的体和两个被称为“二面”的两个表层。

其中，三维交织的体是由纵向纤维、横向纤维和Z 向纤维相互交织构成。

在制备过程中，纵向纤维通过贯穿织物的织机械设备撬开，经过钩针或
喷织设备将横向纤维和Z 向纤维与其相互交织。

每个层次的纱线和织物
的间隔尺寸都是可调节的，这使得三维立体织物的结构通过控制纵向、
横向和Z 向的纱线结构来实现。

2. 制备
三维立体织物复合材料制备技术是目前研究的热点之一，目前已经
研制出许多相应的生产工艺，包括针织法、喷织法、无纺布法、编织法等。

( 1)针织法：是一种纱线由一台细针织机械编成的三维结构。

它采用针织设备排列的行和针织面来构造一个连续的、无缝的三维结构织物。

在织物的表面和内部织有不同的纱线密度或纺织结构。

( 2)喷织法：是一种通过喷织纤维来制造三维立体织物的方法。

将树脂/纤维复合材料从喷嘴或泵喷出，并通过喷嘴将复合材料沉积在三维
织物上。

在制备过程中，纵向纤维通过喷嘴或滚轮决定，横向纤维和Z
向纤维则通过喷射进行构造。

( 3)无纺布法：是一种制造无纺布的方法，其特点是不需要经过织造过程，可以快速制造出优质的三维立体织物。

目前，无纺布法主要采
用热风交织、喷丝和湿法交织等方法来实现。

(4) 编织法：与纺织品的编法类似，纵向纤维被编织成为连续结构，然后横向纤维和Z 向纤维被插入编织的结构中，形成一个具有三维立体
结构的织物。

3. 应用
三维立体织物复合材料具有优异的力学性能及成型性等特点，因此
广泛应用于航空航天、军事、汽车、建筑和医疗等领域。

( 1)航空航天领域：三维立体织物复合材料已应用于航空飞机的机身和翼身等部分构件，以及导弹、卫星和太空舱等的制造。

( 2) 军事领域：三维立体织物复合材料可以制作防弹衣、防爆衣等，为军人提供保护。

( 3)汽车领域：三维立体织物复合材料可用于车身和车架等部件的制造，具有降低车重、提高车辆结构强度和刚度等优点。

(4)建筑领域：三维立体织物复合材料可用于建筑物的屋顶和墙壁的制造，具有防水、透气等特性。

( 5) 医疗领域：三维立体织物复合材料可以用于生物医学材料制造，如人工血管、人工组织材料等，提高生物医学材料的生物相容性和力学
性能。

4. 进展
随着三维立体织物复合材料的发展，目前已经被应用于许多领域。

但是现有技术仍然存在一些问题，如制备工艺成本高、生产效率低、性
能限制等，需要继续进行深入研究和开发。

为了开发新的应用领域，提高三维立体织物复合材料的性能，需要进行新型材料的研制和设计。

目前，许多新型的纤维材料、树脂材料和生物材料正在被研究和开发，以满足不同应用领域的需要。

此外，材料的可再生性和可降解性也成为重要的考虑因素。

一些可降解的三维立体织物复合材料已被研发出来，这将帮助减少对环境的影响和提高可持续发展性。

总之，三维立体织物复合材料在未来的应用前景广阔。

随着制备工艺和新材料的不断发展，它将不断被应用到更广泛的领域中，为各行业的发展做出了积极贡献。