[发明专利]一种三维纳米膜层结构复合材料

摘要

本发明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^‑8米。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，即由纳米纤维随机在平面分布而成的纳米膜。本发明提供的三维纳米膜层结构复合材料，具有更优异的力学性能，尤其复合材料的断裂韧性显著提高。

主权项

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。