紡織材料與紡織設(shè)計(jì)發(fā)展探索

摘 要：人類發(fā)展過程中必不可少的為衣食住行，發(fā)展早期通過和大自然的斗爭獲取了生存的基本物質(zhì)條件，伴隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，生活中的紡織材料逐漸趨于豐富。筆者在文本中對其進(jìn)行深入的分析和研究。

關(guān)鍵詞：紡織材料；紡織設(shè)計(jì)；發(fā)展

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.049

在科技發(fā)展史上其最重要的組成部分為材料科學(xué)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，高科技和航天技術(shù)趨于成熟，其對材料的依賴更重，現(xiàn)代科技對材料的需求是普通的纖維材料所不能提供的，因此這就要求尋找新的替代品，要求其不僅具有較高的強(qiáng)度、易于設(shè)計(jì)和制作，還需要造價(jià)相對便宜。筆者在本文中首先分析了紡織復(fù)合材料，然后就其應(yīng)用的領(lǐng)域和應(yīng)用優(yōu)勢加以探討，最后研究了影響紡織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的組成與設(shè)計(jì)的因素，以期進(jìn)一步促進(jìn)材料科學(xué)的發(fā)展和進(jìn)步，為其更好的服務(wù)于人類奠定基礎(chǔ)。

1 紡織復(fù)合材料技術(shù)剖析

和傳統(tǒng)的纖維復(fù)合材料相比，紡織復(fù)合材料具有較大的不同。我們常講的纖維復(fù)合材料指的是經(jīng)過一定的角度和順序鋪層或纏繞纖維束制成的，纖維材料和基體材料在纏繞和鋪層的同時(shí)重新組合，最終形成層狀物，所以也被我們稱之為層壓復(fù)合材料。同時(shí)，存在于纖維復(fù)合材料中的纖維相互平行，彼此不疊加。紡織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料利用的是纖維束制成預(yù)定的結(jié)構(gòu)形狀，然后以此為骨架，經(jīng)過固化后形成復(fù)合材料。革新這種工藝，讓紡織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料對比普通符合材料具有更大的優(yōu)越性，然而其細(xì)觀結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，這讓分析、設(shè)計(jì)變得比較繁瑣。很多的研究人員經(jīng)過共同的努力，分析這種模型，雖然一些應(yīng)用上的問題可以解決，但是還不夠成熟，需要進(jìn)一步的進(jìn)行探討，以便于對設(shè)計(jì)方法、標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)一步統(tǒng)一，為紡織結(jié)構(gòu)材料的普及、應(yīng)用夯實(shí)基礎(chǔ)。

2 紡織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域

紡織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的應(yīng)用比較廣泛，其應(yīng)用涉及微觀世界和宏觀世界。

2.1 航空航天工業(yè)

如今，作為國家科技水平的象征，航空航天工業(yè)獲得較快的發(fā)展，飛機(jī)中最大的負(fù)荷之一是其自身的飛行重量，怎樣把其負(fù)荷重量減輕，需要紡織復(fù)合材料為支撐，這也是為什么航天工業(yè)如此重視紡織復(fù)合材料的原因。如今紡織復(fù)合材料的使用不僅僅局限于飛機(jī)的內(nèi)部裝修，在其諸如艙門、雷達(dá)罩等比較重要的結(jié)構(gòu)部件中都有使用。

2.2 汽車工業(yè)

汽車工業(yè)自紡織復(fù)合材料出現(xiàn)之日起就表現(xiàn)出濃厚的興趣，重視程度不斷提升，在汽車制造業(yè)中使用紡織復(fù)合材料不僅有效的降低了制造成本，也將其剛度、強(qiáng)度有效的提升。除此之外，在軍事工業(yè)、體育等行業(yè)中也廣泛的使用了紡織復(fù)合材料。

2.3 建筑行業(yè)

使用于建筑領(lǐng)域的紡織機(jī)構(gòu)可以分為兩類：剛性復(fù)合材料和柔性復(fù)合材料，不管怎樣，如今的社會(huì)中廣泛的使用紡織結(jié)構(gòu)材料。

3 紡織復(fù)合材料的應(yīng)用優(yōu)勢

其一，設(shè)計(jì)性強(qiáng)，可以按照實(shí)際的情況增加纖維束的數(shù)量，或者以實(shí)際需要為出發(fā)，構(gòu)建零部件后完成組合件。這樣的有點(diǎn)讓其的應(yīng)用范圍大大的擴(kuò)大，在高精密和機(jī)械加工等科學(xué)上扮演著重要的角色。

其二，較高的強(qiáng)度和模量，尤其是全方位的增強(qiáng)厚度方向、橫向方向，保證材料的耐受性更高，具有較高的韌性；這種特性讓紡織復(fù)合材料廣泛的使用在高壓設(shè)備等行業(yè)，在航空航天領(lǐng)域也有所使用。

其三，比較容易預(yù)成型以及整合前便于放置機(jī)敏類材料。

其四，能夠自動(dòng)化生產(chǎn)，具有較高的效率，大大減少加工量和連接量。長時(shí)間以來，科研院所、企業(yè)等致力于尋找一種材料，要求其具有較少的加工量和連接量，這會(huì)降低其成本，縮短制造周期，這也就意味著經(jīng)濟(jì)效益的提升，科研單位可以在能源節(jié)約的研究上獲得更大的突破和發(fā)現(xiàn)。

4 紡織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的組成與影響設(shè)計(jì)的因素

紡織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的形態(tài)和自然界的組多生物非常的類似，其不同的為通過現(xiàn)代的紡織技術(shù)制造形成多種預(yù)定成形結(jié)構(gòu)。纖維束網(wǎng)絡(luò)骨架在成型后加入一些必要的基體材料，完成固化環(huán)節(jié)后制作紡織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料?；w材料是紡織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的另一種組分，基體材料主要有四類，分別是：樹脂基、金屬基、陶瓷基和碳基。就復(fù)合材料而言，基體主要扮演著荷載傳遞、均衡以及固箝支持纖維的角色。唯有有機(jī)的協(xié)調(diào)纖維和基體，才能讓各自的性能最大限度的發(fā)揮出來，為材料的整體性能貢獻(xiàn)力量。

對工程力學(xué)進(jìn)行估算的混合律僅僅是處理工程的一種模式，因此在判定各個(gè)組分發(fā)揮作用的時(shí)候不應(yīng)該單純的使用混合律。之所以不能對其單一的使用，是因?yàn)榛w材料對紡織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的力學(xué)性質(zhì)、工藝性質(zhì)以及環(huán)境的溫度、介質(zhì)、導(dǎo)電、導(dǎo)熱等產(chǎn)生直接的影響。根據(jù)相關(guān)研究結(jié)構(gòu)表明，分別固化兩組之后，小組之間相互作用的力有四種，讓其成為有機(jī)的整體：其一，小組自身具有的內(nèi)聚力；其二，纖維表面的空隙因?yàn)榛w分子的滲透作用產(chǎn)生的機(jī)械作用力；其三，吸附力，包括氫鍵以及分子間作用力；其四，纖維表面化學(xué)基團(tuán)和基體的化學(xué)基團(tuán)經(jīng)過復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)形成的化學(xué)鍵產(chǎn)生的作用力。這是在考慮工藝方法選擇和組分選擇中最應(yīng)該考慮的因素。

5 結(jié)束語

不管怎樣，纖維和基體材料是紡織結(jié)構(gòu)符合材料設(shè)計(jì)中首選的。對材料進(jìn)行選擇要分析其溫度、濕度、腐蝕性等其他化學(xué)性質(zhì)和化學(xué)作用；在其產(chǎn)品特點(diǎn)以及功能特點(diǎn)的要求下，充分的使用固化技術(shù)以及預(yù)定成形技術(shù)；如果使用的環(huán)境等條件相同，我們應(yīng)該考慮其經(jīng)濟(jì)性。社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展讓紡織材料和紡織設(shè)計(jì)具有廣闊的發(fā)展空間，我們要對其進(jìn)行深入的研究和探索，發(fā)現(xiàn)更多的實(shí)用材料，更好的服務(wù)于人類。

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作者簡介：劉井紅（1979-），內(nèi)蒙古翁牛特旗人，碩士研究生，高校講師，研究方向：紡織復(fù)合材料。endprint