[發明專利]一種帶有光纖的三維五向預制體

無效

• 申請號: 201310233077.9
• 申請日: 2013-06-13
• 公開（公告）號: CN103290602A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 尹鋒
• 申請（專利權）人: 宜興市華恒高性能纖維織造有限公司
• 主分類號: D03D25/00
• 分類號: D03D25/00;D03D15/00
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤

技術領域

?本發明屬于紡織領域，尤其是將智能材料整合于結構中的三維五向預制體，具體說是一種帶有光纖的三維五向預制體。

背景技術

目前，20世紀60年代，光導纖維通過全反射限制光波的傳輸原理已為人們熟知，并已作為短距離傳光媒質用于胃鏡等醫療器械。1970年康寧公司制成了損耗為20dB/km的高純度玻璃光纖，從此以光纖作為波導的光通信技術得到了迅猛發展。同時，光纖傳感技術也從無到有迅速發展。1977年美國海軍研究所（NRL）開始實施光纖傳感系統計劃，標志著光纖傳感器的問世。從70年代到80年代中期，光纖傳感器的種類已達近百種，并且應用于航空航天等國防軍事領域和能源、醫學、交通運輸、儀器儀表等民用領域。

2008年《航空制造技術》第4期‘三維紡織技術在航空航天領域的應用’一文中介紹：三維紡織復合材料技術作為一種新型高性能復合材料結構部件的制備技術，是將增強纖維編織成復合材料結構件的近凈形三維整體織物（紡織預成型體），再采用樹脂傳遞模型工藝（RTM）注入樹脂后復合固化形成高性能復合材料結構件。由于采用了三維整體織物作為增強體，復合材料在厚度方向上獲得了增強，從而克服了傳統層合復合材料容易分層破壞的缺點，具有優異的力學性能。

隨著先進復合材料技術及光纖傳感技術的逐步發展及應用，以及由于它們各自所具有的優勢和實際工程應用的需求，80年代后期，由美國軍方首先提出并開展了一項將兩者結合的新興技術——智能材料與結構技術。光纖傳感器是智能材料與結構研究中應用時間最早、應用范圍最廣的傳感器。經過幾十年的發展，光纖傳感器產業現已被國內外公認為最具發展前途的高新技術產業之一，以技術含量高、經濟效益好、滲透能力強、市場前景廣而著稱。

為光纖傳輸過程提供優良的材料保護，以確保光纖傳輸的檢測、診斷數據不遺漏和不失真。常規的方法是在層合結構復合材料中預埋光纖，由于層合復合材料自身存在分層破壞的缺點，因此應用場合受到限制。

發明內容

本發明的目的是針對層合復合材料中預埋光纖所存在的，層合復合材料自身容易分層破壞，應用場合受到限制的問題，提出一種帶有光纖的三維五向預制體。

本發明的技術方案是：

一種帶有光纖的三維五向預制體，在纖維預制體的第五向軸向紗中包覆有至少一條光纖。

本發明的纖維預制體的五向包括四向設置于體對角線的編織紗和一豎向設置的不動紗即第五向軸向紗，四向編織紗圍繞第五向軸向紗交織。

本發明的第五向軸向紗為碳纖維、芳綸纖維、石英纖維或高硅氧纖維。

本發明的纖維預制體的第五向軸向紗中包覆有多條光纖，多條光纖無捻合并成一股。

本發明的三維五向預制體的截面形狀為方型、圓弧型或其它異型曲面。

本發明的有益效果：

本發明利用第五向紗是軸向豎直不動的特點，把光纖預埋在第五向紗內，編織紗圍繞第五向紗交織成三維五向織物。該三維五向預制體面內和層間性能都得到了增強，克服了傳統層合復合材料容易分層破壞的缺點，整體性好且力學性能優異。

本發明將光纖預埋在軸向紗內，光纖分布位置可以精確設計，光纖外由軸向紗包裹，在編織和復合過程中都可對光纖起到保護作用。

本發明的三維五向預制體可以編織成形各種異型曲面，滿足光纖傳輸的不同路徑需要。

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附圖說明

圖1是本發明的帶有光纖的三維五向預制體示意圖。

圖2是本發明的三維五向單胞結構示意圖。

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具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。

如圖1、2所示，一種帶有光纖的三維五向預制體，在纖維預制體3的第五向軸向紗1中包覆有至少一條光纖2。將光纖預埋在軸向紗內，光纖分布位置可以精確設計，光纖外由軸向紗包裹，在編織和復合過程中都可對光纖起到保護作用。

本發明纖維預制體3的五向包括四向設置于體對角線的編織紗4和一豎向設置的不動紗即第五向軸向紗1，四向編織紗圍繞第五向軸向紗1交織。本發明利用第五向紗是軸向豎直不動的特點，把光纖預埋在第五向紗線內，編織紗4圍繞第五向紗交織成三維五向預制體。該三維五向預制體面內和層間性能都得到了增強，克服了傳統層合復合材料容易分層破壞的缺點，整體性好且力學性能優異。

本發明第五向軸向紗1為碳纖維、芳綸纖維、石英纖維或高硅氧纖維。

本發明的纖維預制體3的第五向軸向紗1中包覆有多條光纖2，多條光纖2無捻合并成一股。