O desenvolvimento e a aplicação de materiais compósitos têxteis 2.5D

Materiais compostos de estrutura têxtil referem-se aos materiais compostos que usam métodos de processamento têxtil para transformar fibras unidimensionais (ou fios) em conjuntos de fibras bidimensionais ou tridimensionais (comumente conhecidos como tecidos no campo têxtil) e usam-os como reforço estrutura. Classificados a partir de uma perspectiva da estrutura aérea, os materiais compostos têxteis podem ser divididos em duas categorias principais: materiais compósitos têxteis bidimensionais e materiais compósitos têxteis tridimensionais.

Nos estágios iniciais do desenvolvimento de materiais compósitos têxteis, a tecnologia e o equipamento de tecelagem de têxteis relativamente atrasados, combinados com o desempenho superior em comparação com outros materiais compostos, levaram à aplicação generalizada de materiais compósitos têxteis bidimensionais em vários campos. No entanto, os defeitos naturais dos materiais compósitos têxteis bidimensionais restringem sua aplicação em áreas-chave. Os principais motivos são duplos:

As pré-formas de material composto têxtil bidimensional são geralmente amostras quadradas, que não podem ser diretamente transformadas em tecidos em forma de tubo de acordo com os requisitos de uso reais. Portanto, o uso real requer corte de material, camadas etc. Além disso, a direção da espessura é feita principalmente pressionando uma única camada de pano de fibra através do processo de laminação, a maioria das quais são operações manuais. O processo é complicado, com muita mão-de-obra, tem más condições de trabalho, altos custos e preços caros.

Os materiais compósitos têxteis bidimensionais normalmente exibem baixo desempenho na direção da espessura, como rigidez, força e resistência à fadiga, dificultando a resistência à tensão de cisalhamento mais alta. Isso não pode atender aos requisitos de desempenho mecânico das peças mais espessas na direção da espessura e tem um desempenho de mau impacto.

Essas duas razões principais limitam a aplicação real de materiais compósitos têxteis bidimensionais. O principal defeito de força insuficiente na direção da espessura restringe seu uso em partes principais e é geralmente usada em partes auxiliares. Para reduzir os custos de produção, abordando os defeitos naturais dos materiais compósitos têxteis bidimensionais em termos de força na direção da espessura, a estrutura têxtil tridimensional materiais compósitos reforçados começou a entrar na visão das pessoas a partir da década de 1960.

A diferença mais significativa dos materiais compósitos laminados bidimensionais é que os materiais compostos têxteis tridimensionais são tecidos em uma peça e não há mais o conceito de intercaladores. As fibras reforçadoras são contínuas não apenas dentro da camada, mas também entre as camadas, melhorando significativamente a tolerância de força e danos na direção da espessura e fornecendo a possibilidade para a formação geral de grandes estruturas.

Como tipo de tecido tridimensional, os materiais compósitos reforçados com estrutura têxtil 2.5D têm alta integridade estrutural, alta resistência, alta rigidez específica, resistência à corrosão, resistência à fadiga e excelente designabilidade. Comparado com os materiais compósitos têxteis tridimensionais convencionais, evita o complexo processo de formação de materiais compósitos têxteis tridimensionais, pode efetivamente reduzir os custos de produção e reduzir o ciclo de produção, possui um excelente desempenho de formação de tecidos, é fácil de projetar e tecer estrutural complexo peças e percebe a industrialização. Pode melhor atender ao uso generalizado em campos aeroespaciais, militares e civis.