[发明专利]一种三维纳米膜层结构复合材料

说明书

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。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种三维纳米膜层结构复合材料。

背景技术

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。

发明内容

有鉴于此，本发明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。

基于上述目的本发明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锁贯穿机织结构；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。