单向碳纤维纬编织物: 高性能复合材料增强材料

为了提升复合材料的性能，一种新型的单向填充物——碳纤维纬编织物被开发出来。这种材料的特点是超过85%的纤维排列在一个方向上，赋予了复合材料独特的性能。

该纬编织物采用PAN基碳纤维作为纬线，高强度玻璃纤维或化学纤维作为经线。这种特殊的纤维排布方式使得复合材料在承受负荷时表现出各向异性，即在不同方向上具有不同的物理和机械性能。

纬编织物的制造原理是在每一排针迹中铺设直纬线（图1）。与传统的编织方法不同，该方法中的一根线作为主编织线，而另一根线则直接铺设在针床之间，不进行编织（图2）。纬线从单一的供线系统中输出，确保其牢固地固定在织物结构中，从而获得具有优异性能的织物。

为了生产这种特殊的纬编织物，研究人员使用了升级后的平织机。这种设备能够处理脆弱的纤维（包含大量基本纤维）以及无法形成环状结构的大直径纤维。

通过这种方法，可以获得由碳纤维纬编织物增强的组合填料和混合复合材料。多种纤维可以组合在一起，例如碳纤维和玻璃纤维、碳纤维和芳纶、碳纤维和其他类型碳纤维、玻璃纤维和芳纶等等（图3.4）。

纬编织物的使用性能见表1。其优异的性能使其成为高性能复合材料的理想增强材料，可广泛应用于航空航天、汽车制造、体育用品等领域。

(图表略)