紡織復(fù)合材料技術(shù)分析

　二、紡織復(fù)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(lái)增強(qiáng)飛機(jī)的機(jī)翼。50年代，美國(guó)通用電器公司也選擇紡織結(jié)構(gòu)作為碳/碳復(fù)合材料鼻錐的增強(qiáng)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(fù)合材料領(lǐng)域。隨著復(fù)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(fù)雜形狀復(fù)合材料開(kāi)辟了一條成功之路。80年代，通過(guò)紡織界與復(fù)合材料界的合作，編織技術(shù)由二維發(fā)展到三維，從而為制造高性能復(fù)合材料提供了新的途徑。三維編織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料由于其增強(qiáng)體為三維整體結(jié)構(gòu)，大大提高了其厚度方向的強(qiáng)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(bǔ)充加油而連續(xù)環(huán)球飛行一周記錄的“航行者”飛機(jī)與美國(guó)比奇公司的“星舟”1號(hào)公務(wù)機(jī)，都采用了一些編織結(jié)構(gòu)件。英國(guó)道蒂公司的復(fù)合材料螺旋漿，其漿葉為編織結(jié)構(gòu)，獲得1991年英國(guó)女王技術(shù)成果大獎(jiǎng)。美國(guó)航空航天局(NASA)大力開(kāi)展三維編織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料研究工作。計(jì)劃中包括開(kāi)發(fā)編織技術(shù)和自動(dòng)化加工、開(kāi)發(fā)熱塑性樹(shù)脂等重要內(nèi)容。

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

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