一种三维纳米膜层结构复合材料制造技术

本发明专利技术提供一种三维纳米膜层结构复合材料，包括三维整体织物材料层和至少一层由纳米纤维或纳米纱线编织形成的纳米膜层；所述纳米纱线包括多组按照设定角度加捻在一起的纤维，所述纤维的直径小于10

A three dimensional nanoscale membrane structure composite

The present invention provides a three-dimensional nano composite film structure, including three-dimensional fabric material layer and at least one layer is composed of nano fibers or nano yarn forming nano film; the nano yarn comprises a plurality of twisting together according to the set point of the fiber, the fiber diameter is less than 10

【技术实现步骤摘要】
一种三维纳米膜层结构复合材料
本专利技术涉及材料
，尤其涉及一种三维纳米膜层结构复合材料。
技术介绍
复合材料以其结构的多样性、性能的综合性、形态的可设计型、良好的成型性等性能在产业应用领域已受到广泛的重视。三维织物增强复合材料以其优越的力学性能得到了越来越多的发展。为了增强复合材料的性能，越来越多的研究致力于将不同的技术应用于复合材料中，以实现新的技术效果。无论是何种三维织物增强复合材料，如何改进提高其力学性能都是一项需要长时间研究的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种三维纳米膜层结构复合材料及其制备方法，具有更好的力学性能。基于上述目的本专利技术提供的三维纳米膜层结构复合材料，其特征在于，包括三维整体织物材料层系统和由纳米纤维或纳米纱线编织形成的纳米膜层系统；所述三维整体织物材料层系统包括第一纱线系统，设置于所述纳米膜层系统的至少一侧；所述纳米膜层系统包括第二纱线系统，所述纳米纱线包括多组按照设定角度加捻在一起的纤维，所述纤维的直径小于10-8米。可选的，所述第一纱线系统包括平行于所述纳米膜层系统的填充纱线系统；其中，所述填充纱线系统包括0°填充纱线铺层、90°填充纱线铺层、±θ填充纱线铺层，其中θ为0°和90°之间的任意角度。可选的，所述第一纱线系统还可以为以下至少一种的织物纱线系统：二维和三维编织物、二维和三维机织物、三维多轴向经编织物、三维多轴向纬编织物，三维非织造织物、三维缝合织物。可选的，所述二维编织物为二维平面编织物，三轴编织结构编织物；所述三维编织物为三维四向、三维五向、三维六向、三维七向、三维多向编织结构编织物；所述二维机织物采用下述机织方式种的至少一种：平纹、斜纹、缎纹、经重平、纬重平或变化组织结构中的任意一种；所述三维机织物为三维多向正交分层连锁机织结构，三维多向正交贯穿连锁机织结构或三维多向斜交连所贯穿机织结构；所述三维多轴向经编或三维多轴向纬编织物为由一层或多层平行无卷曲的未经织造纱线按照尽可能多的方向交错而成，再用针织线圈固定形成的三维织物；所述三维非织造织物为采用纤维预制薄层无纺织物或编织布，经多重交替叠层，并经轴向针刺形成的三维织物；所述三维缝合织物为采用缝合工艺将二维平面织物加工而成的三维纺织织物。可选的，所述第一纱线系统包括平行于纳米膜层的非编织网胎系统。可选的，所述第一纱线系统还包括织物纱线系统、和/或非编织网胎系统，和/或所述填充纱线系统、所述织物纱线系统和所述非编织网胎系统中的任意组合，且所述填充纱线系统、和/或织物纱线系统、和/或非编织网胎系统铺层之间，设置至少一层所述纳米膜层系统；所述第一纱线系统间经过三维针刺和缝合技术，形成一个整体。可选的，所述的纳米膜层系统的第二纱线系统为：织物纱线系统、非编织网胎系统、纳米纱线编织组成的填充纱线系统中的一种或任意组合；所述第二纱线系统间还经过三维针刺和缝合技术，形成一个整体；所述纳米膜层系统的第二纱线系统的织物纱线系统、非编织网胎系统、填充纱线系统、三维针刺系统，缝合系统，均由纳米纱线制备得到。可选的，所述第一纱线系统的填充纱线系统，织物纱线系统，非编织网胎系统，所述的三维针刺系统，缝合系统，由高性能纤维材料来制备得到；所述的高性能纤维材料是指碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、高强聚乙烯纤维中的一种。可选的，所述三维整体织物材料层系统，纳米膜层系统分别至少为一个或多个。所述三维整体织物材料层系统和纳米膜层系统之间，通过三维针刺系统和缝合系统，形成三维纳米膜层结构复合材料预制件。所述三维针刺系统包括多个针刺束纤维，每个针刺束纤维将三维整体织物材料层系统和纳米膜层系统在垂直于所述纳米膜层的方向相连接。所述缝合系统是采用缝合纤维将三维整体织物材料层系统和纳米膜层系统在垂直于所述纳米膜层的方向缝合在一起。可选的，三维纳米膜层结构复合材料预制件再经基体复合固化，制备成三维纳米膜层结构复合材料。所述基体为树脂基、或碳基、或陶瓷基。从上面所述可以看出，本专利技术提供的三维纳米膜层结构复合材料，在三维立体编织材料层的基础上，加入纳米纤维膜，通过针刺或缝合结合为符合材料；起到层间增强和增韧作用；抗拉伸、抗压缩、抗弯曲、抗剪切、抗冲击、抗疲劳力学性能得到提高。附图说明图1为本专利技术一种实施例的三维纳米膜层结构复合材料结构示意图；图2为本专利技术一种实施例的三维纳米膜层结构复合材料制作流程示意图；图3为本专利技术另一种实施例的三维纳米膜层结构复合材料结构示意图；图4为本专利技术一种实施例的三维纳米膜层结构复合材料结构示意图。具体实施方式为了给出有效的实现方案，本专利技术提供了下述实施例，以下结合说明书附图对本专利技术实施例进行说明。本专利技术首先提供一种三维纳米膜层结构复合材料，结构如图1所示，包括三维整体织物材料层系统101和由纳米纱形成的纳米膜层系统102；所述三维整体织物材料层系统101包括第一纱线系统，设置于所述纳米膜层系统102的至少一侧；所述纳米膜层系统102包括第二纱线系统，所述纳米纱线包括多组按照设定角度加捻在一起的纤维，所述纤维的直径小于10-8米。从上面所述可以看出，本专利技术提供的三维纳米膜层结构复合材料，包括三维整体织物材料层系统和由纳米纱线编织组成的纳米膜层系统，通过纳米膜层系统增强整个复合材料的力学性能，能够使得复合材料具备更强的层间结构、更强的韧性，同时，也使得三维整体织物材料层系统原本具有的抗剪切、抗拉伸、抗压迫的力学性能进一步增强，抗弯曲力学性能也能够增强。在本专利技术具体实施例中，所述纳米膜层系统设置在所述三维整体织物材料层系统中，相互叠放设置，这种情况下，能够提高三维整体织物材料层系统与纳米膜层系统的有效接触面，使得三维整体织物材料层系统和纳米膜层系统有机地结合成一个整体，进一步能够提高复合材料的整体性和结构稳定性。在本专利技术具体实施例中，所述三维整体织物材料层系统为具有层结构的任意三维整体材料。所述三维整体织物材料层系统由现有技术中的任意一种纤维编织而成，或由纳米纤维编织而成。所述纳米膜层，具体可以是编织而成的，即由纳米纱线编织而成。所述纳米膜层，也可以是不编织而成的，即纳米膜层为纳米纤维随机在平面分布而成的纳米膜。可选的，所述三维整体织物材料层系统包括平行于所述纳米膜层系统的填充纱线系统；其中，所述填充纱线系统包括0°填充纱线铺层、90°填充纱线铺层、±θ填充纱线铺层，其中θ为0°和90°之间的任意角度。所述纳米膜层系统为纳米纤维编织而成，可以是单层结构、多层结构、层合板结构、编织物、机织物、针织物等不同的结构。在本专利技术具体实施例中，第一纱线系统可以为单独设置的纱线铺层，也可以是由两层或两层以上的纱线铺层所连接形成的三维立体材料。在本专利技术一些实施例中，所述三维整体织物材料层系统可以为平行于所述纳米膜层的填充纱线系统；其中，所述填充纱线系统包括0°填充纱线铺层、90°填充纱线铺层、±θ填充纱线铺层，其中θ为0°和90°之间的任意角度。在本专利技术一些实施例中，所述三维整体织物材料层系统还包括以下至少一种的织物纱线系统：二维编织物、三维编织物、三维多向编织结构、二维机织物、三维机织物、三维多轴向经编织物、三维多轴向纬编织物，三维非织造织物、三维缝合织物。在本专利技术具体实施例中，所述二维编织物为二维平面编织物，三轴编织结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维纳米膜层结构复合材料，其特征在于，包括三维整体织物材料层系统和由纳米纤维或纳米纱线编织形成的纳米膜层系统；所述三维整体织物材料层系统，设置于所述纳米膜层系统的至少一侧；所述纳米膜层系统包括纳米纱线编织形成的纱线层，所述纱线层为多组按照设定角度加捻在一起的纤维，所述纤维的直径小于10

【技术特征摘要】
1.一种三维纳米膜层结构复合材料，其特征在于，包括三维整体织物材料层系统和由纳米纤维或纳米纱线编织形成的纳米膜层系统；所述三维整体织物材料层系统，设置于所述纳米膜层系统的至少一侧；所述纳米膜层系统包括纳米纱线编织形成的纱线层，所述纱线层为多组按照设定角度加捻在一起的纤维，所述纤维的直径小于10-8米。2.根据权利要求1所述的三维纳米膜层结构复合材料，其特征在于，所述三维整体织物材料层系统包括平行于所述纳米膜层系统的填充纱线系统；其中，所述填充纱线系统包括0°填充纱线铺层、90°填充纱线铺层、±θ填充纱线铺层，其中θ为0°和90°之间的任意角度。3.根据权利要求2所述的三维纳米膜层结构复合材料，其特征在于，所述三维整体织物材料层系统还包括以下至少一种的织物纱线系统：二维编织物、三维编织物、三维多向编织结构织物、二维机织物、三维机织物、三维多轴向经编织物、三维多轴向纬编织物，三维非织造织物、三维缝合织物。4.根据权利要求3所述的三维纳米膜层结构复合材料，其特征在于，所述二维编织物为二维平面编织物，或三轴多向编织结构编织物；所述三维多向编织结构织物为三维四向编织结构、三维五向编织结构、三维六向编织结构、三维七向编织结构中的至少一种；所述二维机织物采用下述机织方式：平纹、斜纹、缎纹、经重平、纬重平或变化组织结构中的任意一种；所述三维机织物为三维多向正交分层连锁机织结构、三维多向正交贯穿连锁机织结构或三维多向斜交连所贯穿机织结构；所述三维多轴向经编织物或三维多轴向纬编织物为由一层或多层平行无卷曲的未经织造纱线为多方向交错而成，再用针织线圈固定形成的三维织物；所述三维非织造织物为采用纤维预制薄层无纺织物或编织布，经多重交替叠层，并经轴向针刺形成的三维织物；所述三维缝合织物为采用缝合工艺将二维平面织物加工而成的三维纺织织物。5.根据权利要求1所述的三维纳米膜层结构复合材料，其特征在于，所述三维纳米膜层结构复合材料还包括平行于纳米膜层的非编织网胎系统，设置于三维整体织物材料层系统和由纳米纤维或纳米纱线编织形成的纳米膜层系统之间，或...

【专利技术属性】
技术研发人员：李典森，姜楠，江雷，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11