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近日，來自英國曼徹斯特大學(xué)的科學(xué)家們明確了編織復(fù)合材料的損傷產(chǎn)生及發(fā)展機(jī)制，而該項(xiàng)成果對于提升編織復(fù)合材料使用效率大有裨益；而基于該研究，通過對復(fù)合材料進(jìn)行編織設(shè)計(jì)可以應(yīng)用在航空航天、汽車傳動軸以及曲棍球桿等運(yùn)動器材中。

該項(xiàng)研究成果近期發(fā)表在復(fù)合材料科學(xué)與技術(shù)（Journal of Composites Science and Technology）雜志上。編織技術(shù)在紡織工業(yè)中起步很晚，但如今，隨著機(jī)器人技術(shù)與先進(jìn)工業(yè)系統(tǒng)的集成，該技術(shù)已經(jīng)逐漸推向航空航天、汽車和能源等高附加值制造業(yè)領(lǐng)域。

在該項(xiàng)研究中，科學(xué)家們首次采用獨(dú)特的3D成像過程實(shí)時(shí)記錄了碳纖維復(fù)合材料管狀結(jié)構(gòu)在外部載荷下的性能變化數(shù)據(jù)，從而為最大程度提高材料使用效率繪制了一幅藍(lán)圖；因?yàn)槔迷擁?xiàng)研究，可以通過已確定的載荷和應(yīng)力點(diǎn)來提高材料壽命，而這些載荷和應(yīng)力點(diǎn)會導(dǎo)致?lián)p傷從次臨界狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榕R界狀態(tài)。

因此，通過利用實(shí)時(shí)監(jiān)測的應(yīng)力應(yīng)變和破壞數(shù)據(jù)，并開發(fā)定制的復(fù)合材料設(shè)計(jì)工具，可以科學(xué)地設(shè)計(jì)所需的復(fù)合材料，而不是僅僅簡單地模仿金屬材料的特性與要求。

負(fù)責(zé)該項(xiàng)研究的首席科學(xué)家菲爾·威瑟斯教授指出：“原位X射線成像使我們首次通過3D成像方式了解了碳纖維復(fù)合材料管損傷的產(chǎn)生與發(fā)展機(jī)制。”該項(xiàng)研究中選用的碳纖維編織復(fù)合材料管是通過將碳纖維絲束編織成連續(xù)的交錯(cuò)螺旋線制成。

最近研究也表明，通過復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的定制編織可以應(yīng)用到范圍極廣的領(lǐng)域，而由于采用了新的3D成像技術(shù)，高性能碳纖維復(fù)合材料可以實(shí)現(xiàn)精確地設(shè)計(jì)來滿足不同的應(yīng)用。預(yù)計(jì)編織復(fù)合材料在輕型耐損傷結(jié)構(gòu)具有潛在的發(fā)展?jié)摿?，但由于缺乏足夠的設(shè)計(jì)和材料性能數(shù)據(jù)，在高端制造業(yè)中的應(yīng)用仍有待驗(yàn)證。