紡織復合材料技術分析

　二、紡織復合材料的發展

　　在20年代，波音公司就已經使用紡織結構來增強飛機的機翼。50年代，美國通用電器公司也選擇紡織結構作為碳/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。隨著復合材料的發展，二維編織工藝也得到了迅速的發展，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。三維編織結構復合材料由于其增強體為三維整體結構，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展。創造不補充加油而連續環球飛行一周記錄的“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構件。英國道蒂公司的復合材料螺旋漿，其漿葉為編織結構，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構復合材料研究工作。計劃中包括開發編織技術和自動化加工、開發熱塑性樹脂等重要內容。

　　由此可見，現代紡織結構復合材料是在常規復合材料高度發展和廣泛應用于各工業領域的基礎上產生和發展起來的，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構復合材料。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、交通等領域占據重要地位。復合材料的出現和發展對20世紀的結構工程產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，垂直結構厚度方向強度低，抗沖擊性能差等都顯露出來。由此古代紡織結構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，現代紡織結構復合材料以驚人的速度蓬勃發展，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，就是紡織構造的優越的力學性能，特別是不同的織造技術所形成的纖維束的微觀構

　　型，適應十分廣泛的載荷環境作用下的工程結構的要求。