碳纤维编织解释：类型、应用和优点

如果您曾经想知道为什么一块碳纤维可能看起来与另一块碳纤维不同，那么您并不孤单。碳纤维有多种不同的编织方式，每种编织方式都有不同的用途，而且它不仅仅是装饰性的。

碳纤维由聚丙烯腈 (PAN) 和人造丝等前体制成。前体纤维经过化学处理、加热和拉伸，然后碳化，形成高强度纤维。然后将这些纤维或长丝捆扎在一起，通过它们所含碳丝的数量来识别。常见的牵引等级为 3k、6k、12k 和 15k。 “k”代表千，因此 3k 丝束由 3,000 根碳丝制成。标准 3k 丝束通常为 0.125 英寸宽，因此在一个狭小的空间中填充了大量纤维。6k 丝束有 6,000 根碳丝，12k 丝束有 12,000 根碳丝，依此类推。大量捆绑在一起的高强度纤维使得碳纤维成为如此坚固的材料。

编织碳纤维

碳纤维通常以机织织物的形式出现，这使得它更容易使用，并且可以根据应用提供额外的结构强度。因此，碳纤维织物有许多不同的编织方式。最常见的是平纹、斜纹和吊带缎，我们将详细介绍每种材质。

平纹组织

平纹碳纤维片外观对称，呈小棋盘状外观。在这种编织中，丝束以上/下图案编织。交织之间的短距离赋予平纹组织高度的稳定性。织物稳定性是指织物保持其编织角度和纤维取向的能力。  由于这种高水平的稳定性，平纹织物不太适合具有复杂轮廓的铺层，它不会像其他一些织物那样柔韧。一般来说，平纹织物适合平板、管材和二维曲线。

这种编织图案的一个缺点是，由于交错之间的距离较短，丝束中的卷曲很严重（纤维在编织时形成的角度，见下文）。严酷的压接会产生应力集中，随着时间的推移，会削弱部件的强度。

斜纹组织

斜纹布是平纹组织和我们接下来讨论的缎纹组织之间的桥梁。斜纹织物具有良好的柔韧性，可以形成复杂的轮廓，在保持织物稳定性方面比吊带缎纹织物更好，但不如平纹织物。如果您沿着斜纹组织中的丝束股，它会穿过一定数量的丝束，然后穿过相同数量的丝束。上/下图案形成对角箭头外观，称为“斜纹线”。与平纹织物相比，丝束交错之间的距离较长意味着卷曲更少，潜在的应力集中也更少。

2×2斜纹布

4×4斜纹布

2×2 斜纹布可能是业内最知名的碳纤维编织物。它用于许多化妆品和装饰应用，但也具有很强的功能性，它兼具中等的成型性和中等的稳定性。正如 2×2 名称所暗示的那样，每个丝束将经过 2 个丝束，然后穿过两个丝束。同样，4×4 斜纹布将穿过 4 根丝束，然后穿过 4 根丝束。它的成型性比 2×2 斜纹稍好，因为编织不那么紧密，但稳定性也较差。

马具缎纹织物

缎纹组织是数千年前设计的，用于制作具有出色悬垂性的丝绸织物，同时看起来光滑无缝。对于复合材料来说，这种悬垂性意味着它可以轻松形成并包裹复杂的轮廓。由于这种织物的成型性很强，因此其稳定性预计较低。常见的综缎组织有4综缎（4HS）、5综缎（5HS）和8综缎（8HS）。随着缎纹组织数量的增加，可成型性会增加，而织物稳定性会降低。

4HS

5HS

8HS

Harness Satin 名称中的数字表示经过的丝束总数。对于4HS，它将通过3个丝束以上，然后在1个以下。对于5HS，它将通过4个丝束以上，然后在1个以下，8HS将通过7个丝束以上，然后在1个以下。

展开丝束与标准丝束

铺展丝束材料可以是使用单向材料和标准编织材料之间的良好折衷。当纤维丝束上下编织形成织物时，由于丝束中的卷曲，强度会降低。当您增加标准丝束中的长丝数量（例如从 3k 增加到 6k）时，丝束会变得更大（更粗），并且卷曲角度会变得更粗糙。避免这种情况的一种方法是将长丝展开成更宽的丝束，这称为展开丝束，这样做有几个好处。

展开丝束提供比标准丝束编织更小的卷曲角度，并且可以通过增加平滑度来减少交叉缺陷。较低的压接角度将导致较高的强度。铺展丝束材料也比单向材料更容易使用，并且仍然具有相当好的纤维拉起防止功能。

展开丝束平纹组织

展开丝束斜纹组织

单向

顾名思义，uni，意思是一根，所有纤维都沿同一方向取向。这为单向 (UD) 织物提供了一些高强度的优点。 UD织物不是机织的，没有任何会削弱结构的卷曲交织纤维。相反，连续纤维可以增加强度和刚度。另一个好处是能够通过更好地控制性能特征来定制铺层。自行车车架是一个很好的例子，说明了如何使用 UD 织物来调整性能。车架的中轴区域必须坚硬且刚性，以将骑手的动力传递到车轮，但车架还需要具有一定的柔顺性和柔韧性，以免打伤骑手。使用 UD 材料，您可以选择纤维的精确方向以获得所需的强度。

UD 的一个主要缺点是它的可操作性。 UD 在铺层过程中很容易散开，因为它没有交织的纤维将其固定在一起。如果光纤放置不正确，几乎不可能再次正确地重新定向它们。用 UD 织物制成的机加工零件也会引起问题。如果在切割特征的地方有任何纤维拉起，那些松散的纤维可能会拉起整个零件。通常，如果选择 UD 材料进行叠层，则第一层和最后一层将使用一层编织材料，以提高可加工性和零件耐用性。从业余爱好者的无人机框架一直到生产火箭零件，都是这样做的。如果您喜欢这篇文章或有任何其他问题，请在下面发表评论。   来源和参考网站：https://store.acpsales.com/products/3495/having-fabric-style-guide