复合材料中三维编织碳纤维增强体的性能特点

       作者对复合材料中的碳纤维增强方式进行了论述，三维编织碳纤维增强体具有整体性和可适应构件多种外形的特点，由其复合成的材料避免了方向性，使复合材料具有优良的综合性能。

       在工程上，复合材料主要是指为克服单一材料的某些弱点，充分发挥材料的综合性能，将一种或几种材料用人工的方法均匀地与另一材料结合而成的一种工程材料。按复合形式不同可分为三类：1纤维增强复合材料，2层合复合材料，3颗粒复合材料。目前以纤维增强复合材料发展较快，应用最广。材料经过复合后，有的性能指标往往超过了各组成材料性能的总和。复合已成为改善材料性能的一种有效手
段，并引起人们的重视。有人预言，21世纪是进入复合材料的时代。

       碳纤维、聚乙烯纤维、芳纶14(国外叫PRD或Kevlar)纤维等是先进树脂基复合材料中最常用的高性能增强纤维，尤其是碳纤维的应用发展最快。碳纤维增强体复合材料一直是被区分为长（连续）纤维和短纤维来加工的，纤维长度可从300 - 400m到几个毫米不等，过去十几年中，人们在改进不同种类的碳纤维复合材料加工方法和性能方面投入了大量的研究，从预浸料处理到模塑法加工，从短纤维混料注射加工到层压成型，力求为这种性能优良的材料寻找到最佳的加工方法。研究表明，长碳纤维有其抗冲击性能方面的优越性，但与短切纤维比较又有加工困难的缺点。目前的发展趋势是，长碳纤维复合材料在加工上继续完善新工艺方法，短切碳纤维复合材料则向具有更高冲击和拉伸等性能方向发展。

       应该说明，碳纤维增强尼龙复合材料是各向异性非均质材料。由于纤维和基体是形状和性能完全不同的两种材料，它们之间的界面又具有分割作用，因此它不是连续和均质的，其力学性能是各向异性的。特别是长碳纤维或纤维制品增强的复合材料更为突出。因此在作强度和刚度设计时不能完全按金属的设计方法进行。

       长、短碳纤维增强两种方式对复合材料性能的影响比金属更为复杂。一般来说，除了纤维和基体材料本身的性能以及它们之间界面的结合牢固程度外，对于复合材料，碳纤维的排列方向将起决定性的作用，沿碳纤维排列方向受力最大。试验结果表明，顺纤维方向比垂直方向的抗拉强度大40倍。为了消除复合材料方向上的受限性，研究人员开始对三维编织碳纤维进行研究。

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