经编间隔织物是由两个表面层和中间的间隔层组成的一种三维立体结构,间隔层的空间结构稳定,织物的透气透湿性、抗压耐疲劳性能优异,在服装、汽车内饰、建筑材料和复合材料等领域具有广泛的应用,尤其是作为衬垫材料,是目前研究的热点。但经编间隔织物作为衬垫材料使用时,使用过程中的反复压缩会造成间隔丝的压缩疲劳,织物会产生不可回复的变形,影响使用和美观。提高经编间隔织物的抗压性能,扩大其在衬垫材料等领域的应用,是目前关于经编间隔织物最热的研究。现有的研究中,提高织物抗压性能的主要方法有:织物的多层重叠、间隔丝变粗、调整间隔丝的密度、调整间隔丝的角度等。但这些方法会增加织物的重量、改变织物的整体刚度,甚至影响织物的透气透湿性等,所以较好的压缩性能、较好的透气透湿性和轻量化是对未来经编间隔织物发展方向的要求。中空结构材料定义为具有内部空腔的材料,根据空腔的大小和数量分为简单和复杂两种结构。一方面,材料内部空腔的存在能储存静止空气,提高材料的保暖性;另一方面,与相同截面积的实心材料相比,中空材料的截面惯性矩大,抗弯截面模量大,抗弯性能优异。在纺织领域,中空纤维的空腔在减轻纤维质量的前提下,赋予纤维较好的抗弯性能。目前关于中空材料的研究主要集中在中空纤维的保暖性能、中空纤维膜以及中空纤维增强复合材料抗压性能等方面,但使用的中空纤维材料种类仍然比较少。中空纤维与实心材料相比,质量更轻,在生产轻质织物方面具有很大的应用前景。在自然界中,竹子的结构是中空结构的典型代表,竹子以竹节的形式将其抗弯强度显著提高,利用不增加材料重量的原理提高材料的力学性能。所以,本课题将中空单丝优异的抗弯性能、竹子的竹节效应与经编间隔织物的抗压弹性结合起来,改变经编间隔织物间隔丝内部结构,研究间隔丝结构对经编间隔织物压缩性能的影响,为中空单丝在经编间隔织物领域的应用提供理论参考。首先,本课题总结了目前关于经编间隔织物压缩的研究,发现经编间隔织物压缩变形的过程本质上是间隔丝的弯曲变形,所以间隔丝的抗弯性能对织物的压缩性能至关重要。本课题选用相同外径的实心涤纶单丝与中空涤纶单丝,设计实验方法测试单丝的力学性能,研究中空部分的存在对单丝拉伸与压缩性能的影响。研究发现,中空单丝的拉伸断裂机理受其制备方法的影响,中空单丝的断裂强力实际上是单丝三个部分中最后断裂部分的强力,所以中空单丝的断裂强力小于实心单丝;中空单丝的拉伸断裂是单丝三部分的依次顺序断裂,所以中空单丝的拉伸变形能力更好,断裂伸长大于实心单丝;中空单丝的断裂应力明显优于实心单丝,可能原因是中空单丝的薄壁结构减少了截面积上存在的缺陷,提高了分子链的取向度。中空单丝的压缩行为与实心单丝一致,中空部分的存在,只改变了中空单丝能承受的最大载荷。然后,本课题根据现有的实心涤纶单丝与中空涤纶单丝的结构,提出了连续结构中空单丝与竹节结构中空单丝的概念,利用3D打印技术,实现复杂结构单丝的设计与制备,对3D打印单丝进行压缩性能测试,利用有限元分析软件Abaqus进行单丝压缩行为的模拟仿真,明确单丝压缩过程中应力分布情况。研究发现,与相同外径的实心单丝和连续结构中空单丝比较,竹节结构中空单丝单位质量能承受更多的载荷,且承受载荷的能力随着中空部分所占比重的增加而增强;竹节结构中空单丝在压缩的初始阶段,具有很好的应力分散作用;中空单丝的压缩回弹性优于实心单丝,连续结构中空单丝的压缩回弹性最好,其次是中空部分占比较大的竹节结构中空单丝,竹节结构中空单丝的压缩回弹性随着中空部分占比的增大而增强。最后,本课题在3D打印单丝压缩性能测试的基础上,建立经编间隔织物的仿真模型,测试间隔丝内部结构对经编间隔织物压缩性的能影响。有限元分析(FEM)结果显示,由竹节结构中空单丝制备的经编间隔织物单位质量能承受更多的载荷,织物的抗压性能更好。经编间隔织物受球型压头作用时,应力在织物表面以近似椭圆形传播,反映了经编间隔织物的各向异性。本课题的研究内容主要是对经编间隔织物的压缩性能进行建模研究,提出竹节结构中空单丝的概念,分别研究实心单丝、连续结构中空单丝、竹节结构中空单丝的压缩性能和对经编间隔织物压缩性能的影响,为单丝的设计提供新的思路,为经编间隔织物的开发与应用提供理论依据。