[发明专利]一种三维纳米膜层结构复合材料

权利要求书

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；

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；

所述三维整体织物材料层系统还包括织物纱线系统、和/或非编织网胎系统与所述填充纱线系统、中的任意层叠顺序的组合，且所述填充纱线系统与所述织物纱线系统、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；所述三维纳米膜层结构复合材料的所有层结构经过三维针刺束系统进行连接和/或缝合系统进行缝合，形成一个整体；所述纳米膜层系统粘附在针刺束纤维上，并随着针刺束纤维伸入三维立体编织材料层系统，使得有一部分纳米膜层系统与三维立体编织材料层系统连接；

所述纳米膜层通过如下步骤制作：

利用高分子混合溶液，通过电纺工艺，制备复合材料纳米纤维膜，利用所述纳米纤维膜制备多组纳米纤维；

将一定数量的所述纳米纤维按照设定角度进行加捻，并对所述一定数量的纳米纤维进行扭转、定向、牵伸工艺，形成纳米纱线；

采用三维编织技术，将纳米纱线编织为纳米膜层；

将纳米膜层加入三维整体织物材料层系统中，形成纳米膜层系统；

采用针刺束系统将纳米膜层系统和三维整体织物材料系统，在垂直于纳米膜层延展面的方向上进行连接，使纳米膜层系统和三维整体织物材料系统成为整体的三维纳米膜层结构复合材料预制件；

向三维纳米膜层结构复合材料预制件中填充基体；

将基体进行复合固化；

所述将一定数量的所述纳米纤维按照设定角度进行加捻，并对所述一定数量的纳米纤维进行扭转、定向、牵伸工艺，形成纳米纱线的步骤包括：

将设定数量的所述纳米纤维按照设定角度进行加捻，形成初次预制纳米纱线；

将所述预制纳米纱线进行扭转，形成二次预制纳米纱线；

将所述二次预制纳米纱线按照设定的力度进行定向、牵伸，形成纳米纱线；

所述将纳米纱线编织成为三维纳米膜层结构复合材料预制件的步骤具体包括：

根据复合材料的设计形状，将纳米纱线单元按照设定的轨迹通过多个携纱器携带到设定位置使得纳米纱线单元与其它设定纳米纱线单元交织，并把纳米纱线单元按照设定的角度进行旋转使得纳米纱线单元内的设定纳米纱线相互交织；

所述轨迹与三维纳米膜层结构复合材料预制件的设计形状相适应。

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还包括以下至少一种的织物纱线系统：二维编织物、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。

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锁贯穿机织结构；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。

4.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，或设置于三维整体织物材料层系统中，或设置于纳米纤维或纳米纱线编织形成的纳米膜层系统中。