[发明专利]一种三维负泊松比间隔针织物及其制作方法

说明书

技术领域

本发明属于纺织领域，涉及一种三维间隔针织物，更具体的，涉及一种三维负泊松比间隔针织物及其制作方法。

背景技术

在日常生活中，我们所见到的材料几乎都是正泊松比材料，例如橡皮和布料。这些材料在受到拉伸时，其垂直于拉伸方向的尺寸会变窄(如图1a所示)；而负泊松比材料与此正好相反，它们在受到拉伸时，垂直于拉伸方向的尺寸会变宽(如图1b所示)。负泊松比材料比较罕见，却拥有许多优于正泊松比材料的性能，例如同向弯曲性(如图2a所示，同一平面内的材料受力时，垂直方向发生相同方向的弯曲)。而正泊松比材料同一平面内的该材料在一个方向受力弯曲时发生反向弯曲而产生马鞍形效应(如图2b所示)。上述性质限制了正泊松比材料在制作户外防护服等方面的应用。人体许多身体结构都是同向弯曲形状，因此负泊松比的同向弯曲性能非常有用。当将负泊松比材料应用于户外防护服的护膝、护肘等部位时，其可随着膝盖和肘部的弯曲发生同向弯曲而形成球面状，这样使防护服运动起来更加灵活。另外，负泊松比材料还具有优良的防内凹性和能量吸收性能。

由于负泊松比材料的独特性能，自从1987年首次报道人工合成负泊松比材料以来，其人工合成研究已经成为材料领域的一个研究热点。近年来，用纺织结构、特别是针织物结构来实现负泊松比效应也已受到人们的关注。

US 2011/0046715A1和WO 2009/002479A1描述了一系列经编网眼织物，这些织物中的一些具有负泊松比效应，但这些织物具有比较大的网眼结构，因此只能适用于一些特殊用途，而不能作为普通织物。另外，这些织物的回弹性差，在反复拉伸作用下负泊松比效应会消失，织物变形后很难回到初始状态，因此实用价值较低。

WO 2010/125397A1描述了另一类经编针织负泊松比织物。这类织物由两种模量相差较大的纱线形成，其中模量较低的纱线用作地组织，模量较高的纱线用作衬纬纱线，通过在地组织上形成以内凹四边形为基础的结构来产生负泊松比效应。这类织物沿经纬向拉伸时均显示正泊松比效应，只有斜向拉伸时才产生较低的负泊松比效应，而且负泊松比效应只能在较小的拉伸应变下实现(低于10％)。

US 2008/0011021A1和WO 2008/016690A2描述了与WO 2010/125397A1相类似的一类经编针织负泊松比织物。这类织物以三角形网眼结构形成的内凹四边形为基础，形成负泊松比效应，但同样地负泊松比效应不显著。

由以上相关申请可看出，现有技术中的负泊松比织物都是基于经编针织结构和编织技术。这样制成的负泊松比织物编织困难，且负泊松比效应不明显、不稳定，而且这种织物的回弹性能差，限制了这类型织物的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中的负泊松比织物的编织困难、负泊松比效应不明显且不稳定、以及回弹性能差等缺陷，提供一种制作工艺简单、负泊松比效应显著且稳定、以及回弹性能好的三维负泊松比间隔针织物及其制作方法。

本发明要解决的技术问题通过以下技术方案得以实现：提供一种三维负泊松比间隔针织物，其中，包括第一表层织物、第二表层织物以及将所述第一表层织物与所述第二表层织物连接在一起的间隔纱层，所述第一表层织物和所述第二表层织物为具有负泊松比效应的表层结构。

在上述三维负泊松比间隔针织物中，所述第一表层织物和所述第二表层织物具有多个相邻接的V形重复单元。

在上述三维负泊松比间隔针织物中，所述第一表层织物和所述第二表层织物为内凹四边形网眼结构、内凹六边形网眼结构、旋转三角形网眼结构、旋转正方形网眼结构、旋转长方形网眼结构、星形蜂窝状网眼结构或手性蜂窝状网眼结构。

在上述三维负泊松比间隔针织物中，所述第一表层织物和所述第二表层织物由热塑性纤维组成，所述间隔纱层由涤纶单丝或其它化学纤维单丝织造而成。

根据本发明的另一方面，提供一种三维负泊松比间隔针织物的制作方法，其中，所述方法包括以下步骤：

S1：以三维网眼间隔针织物为基础织物，对所述基础织物进行平面方向的压缩和/或拉伸，使所述基础织物形成具有负泊松比效应的表层结构；以及

S2：通过热定型方法使所述基础织物的表层结构保持有步骤S1中所述的负泊松比效应，得到所述三维负泊松比间隔针织物。

在上述三维负泊松比间隔针织物的制作方法中，在所述步骤S1中，所述三维网眼间隔织物由第一表层、第二表层以及将所述第一表层和第二表层连接在一起的间隔纱层构成，所述第一表层和第二表层由热塑性纤维织造而成，所述间隔纱层由涤纶单丝或其它化学纤维单丝织造而成。