三維機織物的分類、性能與織造

三維機織物是近年來備受關注的紡織復合材料之一，因其制備工藝廣泛、制備方法多樣，克服了二維層合復合材料層間強度低、易分層破壞等缺點，具有比強度高、比模量高、抗沖擊性好、可設計性強等優點，廣泛應用于航空航天、軍事、汽車、建筑、醫療等領域。

三維機織物的分類

根據紗線交織規律的不同，二維機織物基礎組織可分為平紋、斜紋和緞紋，由這3種基礎組織變化組合，又可衍生出多種多樣的復雜組織。同理，三維機織物的基礎組織包括正交、角聯鎖和多層接結等3種，由這3種組織變化組合，又可衍生出各種復雜組織結構的三維機織物。

三維機織物是通過接結紗將多層織物連接在一起構成，接結紗又稱捆綁紗、Z向紗，根據接結方式又可分為經紗接結和緯紗接結，用于連接各層織物的那部分經（緯）紗就稱為接結經或接結緯。

根據接結紗與經紗層、緯紗層交織方式和傾斜角度的不同，正交組織又分為整體正交和層間正交，角聯鎖組織分為整體角聯鎖和層間角聯鎖。改變經紗和緯紗的層數、接結紗的浮長和分布，就可得到各種各樣的正交結構和角聯鎖結構。

正交組織和角聯鎖組織

多層接結主要以經紗接結，接結方式大體分為兩類：捆綁紗接結和自身經紗接結。

多層接結的兩種接結方式

此外，根據三維機織物結構特征的不同，可將三維機織物分為平板狀實心織物和具有復雜結構的中空狀織物；根據織物截面形狀的不同，三維機織物可分為型材織物、多孔織物、管狀織物和三維殼體結構織物等四大類。

型材織物

多孔織物

三維機織物的織造

以三維機織物為增強體的復合材料，不僅繼承了傳統層合材料高比強度、高比剛度、耐腐蝕性以及抗疲勞等性能，也克服了傳統層合材料層間分離、開裂等問題，另又以質量輕脫穎而出，其應用領域為廣泛且進展迅速。

基礎的三維織物至少包含3個軸向：經向、緯向、Z向。Z向紗的引入，使得多層經紗和緯紗緊密地捆綁在一起，有效克服了層壓復合材料普遍存在的易分層問題。對三維機織物引入更多的軸向，如三維四向、三維五向也是目前三維紡織領域的研究重點和熱點。

多軸向三維機織物

三維機織物的織造工藝參數主要包括紗線品種、線密度、經緯密、織縮率、織物緊度（即紗線覆蓋系數）、織物厚度、多孔織物的孔徑形狀、尺寸等。這些因素直接或間接地影響到復合材料的性能。

三維織物既可以在傳統織機上進行織造，也可對傳統織機加以改進。例如，將單織口改為多織口織造，可以顯著提高織造效率，并有效減少織造過程中經紗的磨損。采用多經軸或筒子架供紗，可以更有效地控制經紗張力。還可以開發專用織機，制備某一種結構的三維織物。例如，采用圓織機直接織造管狀織物，可以避免采用平面法織造碳纖維管狀織物時壓扁給碳纖維造成的損傷。

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