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看三维纺织技术如何为复合材料织出“铁布衫”？

发布时间：2026-07-30 22:56:21 丨 浏览次数：503

　　三维纺织技术是在二维纺织技术的基础上发展而来的，主要应用于复合材料增强织物的织造。纺织预成型体是复合材料的结构增强骨架, 它的作用类似于建筑物中的钢结构框架。在复合材料结构成型之前，利用纺织技术将增强纤维定位分布，形成二维或三维的织物与结构。

　　与二维纺织预成型体相比，三维纺织预成型体内纤维在三维方向上相互交织，形成一个整体的空间网状结构， 因而从结构上强化了复合材料， 并显著提高了复合材料的性能。

　　四步法编织也称为行列式编织，编织纱线以行和列的方式排列成一个矩阵，每一根编织纱线由一个携纱器单独控制，携纱器沿行和列作交替运动，形成具有一定尺寸和形状的整体预成型体。

　　用四步法编织工艺制备的预成型体内包含四种空间倾斜分布的编织纱线，称为三维四向编织结构。在编织的过程中，可以在长度、宽度、厚度方向上加入纱线，形成三维五向、三维六向和三维七向编织结构。

　　与四步法编织工艺相比，二步法编织工艺发明较晚。该方法采用两组基本纱线，一组是固定不动的纱，另一组是编织纱线。固定不动的纱线沿立体编织物的成形方向在结构中基本呈一条直线，并按其主体编织物的横截面形状分布，而编织纱线以一定的式样在固定不动的纱线之间运动，靠其张力束紧固定不动的纱线，以稳定三维编织物的横截面形状。二步法形成的结构与四步法形成的结构相比，其差别在于该结构对轴向纱线有较大的依赖性。

　　多层联锁编织是一种独特的生产三维编织物的方法，主要结构特点是邻近薄层之间相互连接。生产多层联锁编织物用的典型机械装置是相对旋转的四位置角齿轮组成的网格，每当奇数列时，编织机执行机构就横穿相邻的两个薄层，不同于四步法和二步法的来自织物一侧薄层外表面的纱线到达织物另一侧薄层的外表面，而是把两薄层的内侧面连接起来。

　　当织物一个表面受到损伤时，用这种方法制成的织物仍可以保持较大的机械性能，且这种方法的机械运动是平稳和连续的，与四步法和二步法的不连续运动形成了鲜明的对比。

　　三维编织技术即每一根编织纱线由一个携纱器单独控制, 携纱器按一定的规律运动，使编织纱线在三维空间内相互交织交叉，形成具有一定形状和尺寸的整体预成型体。

　　基本的三维编织工艺制备的预成型体内有4 种空间倾斜分布的编织纱线，我们称之为三维四向编织结构。在编织过程中, 可根据需要分别在长度、宽度和厚度方向上加入伸直的纱线，这样就可以形成三维五向、三维六向和三维七向编织结构。此外， 三维编织过程中可通过改变携纱器的排列形状和增减编织纱线的数量等工艺方法，灵活地编织出各种形状的预成型体。

　　三维机织技术利用多层经纱织造方法，将若干经纱和纬纱层相互接结而形成具有一定厚度的三维整体预成型体。其中，采用分层接结的方法，将各相邻纱线层进行接结，称为层层角联锁结构；采用接结纱倾斜贯穿整个厚度的方法，将全部纱线层进行接结，称为贯穿角联锁结构；采用一组纱线垂直贯穿整个厚度的方法，将全部纱线层进行接结，称为正交接结结构。三维机织预成型体中仅含有经向和纬向纱线，非常适合织造具有一定厚度的宽幅织物。

　　三维针织技术是利用针织线圈将若干层平行伸直的衬垫纱捆绑在一起，形成具有一定厚度的三维整体预成型体。双轴向纬编织物采用双面罗纹组织结构来捆绑多至5 层的衬纬衬经纱， 适于玻璃纤维、芳纶纤维和碳纤维的织造加工，该织物具有极优越的冲压成型能力。在深度冲压下, 织物变形均匀，不起折皱， 非常适合异型曲面制件的变形成型加工。

　　以三维纺织预成型体为增强骨架的先进纺织复合材料是一个不分层的整体结构, 具有优良的力学性能和功能性能，它使得采用复合材料制作主承力结构件和多功能制件成为可能。此外，三维纺织预成型技术还具有卓越的异型构建仿形编织成型能力。