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与传统碳纤维织物相比,展纱织物可以将纤维在织造前展开,使得纤维在织物中准直性好、屈曲少,改善其树脂浸润性,缩短浸润和烘干时间,有效地提升其物理性能和力学性能,符合先进复合材料轻质、高强、高模、易于成型的要求,成为新材料研究领域的关键技术之一。本文以瑞典OXEON AB公司提供的展纱织物为背景,开展了展纱及展纱织物结构及性能的研究,主要完成了以下几个方面的工作:(1)对展纱前后纤维束进行了力学性能、浸润性能以及压缩特性测试。实验表明:碳纤维展纱后,纤维束损伤控制在1%以内,力学性能损失小;纤维束内单丝排列较均匀,空隙小,树脂浸润性好,无树脂富集区;浸润树脂后,在同等压力下,纤维压缩量增大,且浸润树脂时间越长,压缩量越大,展纱有利于压缩量的增大。(2)对展纱织物及传统织物结构参数进行了测试,对展纱织物面密度及纤维束间空隙率进行研究。实验表明:展纱织物面密度与经、纬纤维束线密度及密度有关;调整纤维束展开宽度来改变织物纤维束间的空隙;不同面密度的展纱织物有最佳经、纬纤维束展开宽度,使织物纤维束间无空隙;当纤维束宽度展开一样时,展纱织物的面密度越大,织物间空隙率越小;传统织物纤维束间空隙率大于展纱织物;(3)在合理的假设基础上,通过建立的展纱织物增强结构二维几何结构模型,预测展纱织物内纤维束屈曲状态,建立展纱织物复合材料的纤维体积分教的理论公式。实验表明:将理论计算结果与实测值的比较,表明所提出的细观几何模型是合理的,且与传统展纱织物屈曲角相比,展纱织物屈曲小;(4)以热固性树脂-环氧树脂作为基体,以VARTM成型法将其与展纱织物复合成型,对由展纱织物所制作的复合材料进行了拉伸、压缩、剪切性能测试,并将测试结果与传统织物、双轴向织物以及单向织物比较分析。实验表明:展纱织物制成复合材料时,织物按无相叠层构造时拉伸强度优于同相排列;展纱织物复合材料拉伸、压缩性能均优于传统1K、3K机织物、多轴向织物和单向布均制备成复合材料;展纱织物复合材料界面强度弱,层间剪切强度低。(5)针对传统多辊筒展纱方法存在的不足,进行了新型超声波展纱方案初探。实验结果采用超声波法展纱时,碳纤维表面可以顺利展开,但展开宽度有限和有毛糙的现象。为了改善纤维束铺展效果,本文拟在超声波展开的基础上,提出了超声波扩纤法和声波扩纤法相结合碳纤维展开方案,并详细介绍了其具体的实施方式。