紡織復合材料技術分析

　二、紡織復合材料的發(fā)展

　　在20年代，波音公司就已經(jīng)使用紡織結(jié)構(gòu)來增強飛機的機翼。50年代，美國通用電器公司也選擇紡織結(jié)構(gòu)作為碳/碳復合材料鼻錐的增強形式。70年代初，在纏繞工藝的影響下，二維編織工藝被引入復合材料領域。隨著復合材料的發(fā)展，二維編織工藝也得到了迅速的發(fā)展，并為制造復雜形狀復合材料開辟了一條成功之路。80年代，通過紡織界與復合材料界的合作，編織技術由二維發(fā)展到三維，從而為制造高性能復合材料提供了新的途徑。三維編織結(jié)構(gòu)復合材料由于其增強體為三維整體結(jié)構(gòu)，大大提高了其厚度方向的強度和抗沖擊損傷的性能，因而倍受重視并獲得迅速發(fā)展。創(chuàng)造不補充加油而連續(xù)環(huán)球飛行一周記錄的“航行者”飛機與美國比奇公司的“星舟”1號公務機，都采用了一些編織結(jié)構(gòu)件。英國道蒂公司的復合材料螺旋漿，其漿葉為編織結(jié)構(gòu)，獲得1991年英國女王技術成果大獎。美國航空航天局(NASA)大力開展三維編織結(jié)構(gòu)復合材料研究工作。計劃中包括開發(fā)編織技術和自動化加工、開發(fā)熱塑性樹脂等重要內(nèi)容。

　　由此可見，現(xiàn)代紡織結(jié)構(gòu)復合材料是在常規(guī)復合材料高度發(fā)展和廣泛應用于各工業(yè)領域的基礎上產(chǎn)生和發(fā)展起來的，通過吸收紡織學科各類織造技術，形成了機織、針織、編織等類別的紡織結(jié)構(gòu)復合材料。值得指出的是，在過去40年里，還主要是以層板復合材料應用*廣，特別是在航空航天、軍事工業(yè)、交通等領域占據(jù)重要地位。復合材料的出現(xiàn)和發(fā)展對20世紀的結(jié)構(gòu)工程產(chǎn)生了巨大的推動作用，并形成全球性的先進纖維材料的市場。在這種應用背景下，層板復合材料因存在“層”而帶來力學性能的弱點:如分層、開裂敏感和損傷擴展快，垂直結(jié)構(gòu)厚度方向強度低，抗沖擊性能差等都顯露出來。由此古代紡織結(jié)構(gòu)復合材料的思想必然被人們接受用來消除復合材料的“層”。在常規(guī)復合材料成熟的設計分析方法、織造工藝以及高效的紡織織造技術的前提下，現(xiàn)代紡織結(jié)構(gòu)復合材料以驚人的速度蓬勃發(fā)展，已波及美國、法國、英國、德國、俄羅斯、拉脫維亞、芬蘭、比利時、中國、日本、南朝鮮等國。其重要原因之一，就是紡織構(gòu)造的優(yōu)越的力學性能，特別是不同的織造技術所形成的纖維束的微觀構(gòu)

　　型，適應十分廣泛的載荷環(huán)境作用下的工程結(jié)構(gòu)的要求。