以针织物为例，三维结构有助于织物的高扩展性和可成型性，允许生产复杂形状预制件。三维针织物的主要优点是：织物的高成型性，特别是由于其悬垂特性；产生的形状较复杂；由于现有技术的使用，不需专业适应；针织面料具有良好的冲击性能。

2.3.3.1　三维针织结构

（1）具有三维形状的二维针织结构，如全成型纬编织物。

（2）利用针织线圈将多层铺设的纤维束捆绑而形成的三维实心针织结构，如多轴向经编织物。

（3）利用线圈（间隔纱）将两块作为面板的二维针织物以一定的间距固定而成的三维空心针织结构，如间隔织物。

2.3.3.2　多轴向经编织物

在经编机上，玻璃纤维纱按顺序和设定角度依次铺放叠加，通过输送链条喂入缝编机构，经缝编线和织针共同成圈作用复合成织物，图2-18为多轴向经编织物结构示意图。

图2-18　多轴向经编织物结构

多轴向经编针织物是由多层伸直且平行排列的纱线层利用经编结构的组织绑缚在一起而形成的。图2-18中，织物纱线沿0°、90°，偏轴纱沿±45°分层铺设，层与层之间不形成交织，由少量的经编线圈在厚度方向将纱线固定，使之形成一个整体结构。

（1）多轴向经编织物种类。

①单向织物（0°单向布、90°单向布，图2-19）：经向单向布，即0°方向为主要受力方向的单向布，也叫单经布；纬向单向布，在90°方向有少许衬纱，起到成型作用，通常衬纱质量不超过100g。90°方向为主要受力方向的单向布，也叫单纬布、链子布。

图2-19　单向织物

②双轴向织物[0°/90°双轴、±（30°～90°）双轴，图2-20]：0°/90°双轴布，即一层0°纱和一层90°纱组成的织物。大多数都要带200～450g的短切纱。±45°双轴布，即一层+45°纱和一层-45°纱组成的织物。这种结构从几何学来说，为平行四边形，稳定性较差，通常要在0°和90°方向加织物密度为2根/10cm（0.5根/英寸）的细纱作为筋骨纱，起稳定作用。也有±60°、±80°产品。

图2-20　双轴向织物

③三轴向织物[0°/±（30°～90°）三轴、90°/±（30°～90°）三轴，图2-21]：0°/45°/-45°三轴布，即在0°/45°/-45°方向各有一层纱的织物，0°纱只能在最上面；45°/90°/-45°三轴布，即在45°/90°/-45°方向各有一层纱的织物，90°纱一般在中间。

图2-21　三轴向织物（0°/90°/45°）

④四轴向织物[0°/±（30°～90°）/90°/±（30°～90°）四轴，图2-22]：四轴布即在0°/45°/90°/-45°方向各有一层纱的织物，0°在最上层。

图2-22　四轴向织物（0°/90°/45°/-45°）

（2）多轴向经编织物结构特点。可以沿纵向、横向或斜向直接衬入平行纱线，这些纱线能够按照使用要求平行伸直地衬在所需要的方向上，不需要弯曲，从而避免了传统的机织物纱线结构呈弯曲状、纱线的性能得不到充分发挥的缺陷，使纱线的性能得到最大限度的发挥。这样的结构可以充分发挥每一根纱线在材料中的作用，充分利用纱线的性能，改善织物的拉伸、抗压、抗冲击等力学性能。(www.daowen.com)

纱线呈平行排列，理论上内部应力为零，不会产生蠕变和松弛现象，当相同的纱线受到冲击时，其所承载的应力也比机织物大。与传统的机织物相比，多轴向经编织物具有下列优点：织物抗拉强力、弹性模量较高；织物悬垂性好，可设计性强；抗撕裂性能好；原料的适应性好；生产成本低，生产效率高，经济性高。

多轴向经编织物可以作为复合材料基布，经树脂浸渍固化后可得到所要求的复合材料。其复合材料强度和模量可提高50%以上。这类多轴向经编织物很好地解决了机织物由于屈曲效应导致的纤维性能不能充分发挥作用的问题，从而进一步地提高了复合材料的性能。

（3）多轴向经编织物的应用。利用高性能纤维制作多轴向衬线经编织物，作为骨架材料与树脂复合后，制成增强复合材料，可用于飞机、航天器、汽车、舰艇、装甲车等方面。

①风力发电机：如果风力发电机容量为1000kW，则需要有三支40m长的叶片，这些叶片传统上采用玻璃纤维机织物做骨架。目前，多用多轴向经编织物制作。

②船体、汽车与火车的车身：一般采用玻璃纤维多轴向经编织物制作复合材料船体，有的渔船用玻璃纤维夹芯骨架经复合制成。船体轻，而且容易清洗。

③航空工业：多轴向碳纤维经编织物经层压复合后，可用作飞机的机翼，使其减轻了重量，提高了强度。织物复合的层数可达20层，层间采用特殊缝合工艺连接，使可靠性增加。

④舰艇：舰艇艇身由碳纤维多轴向经编织物复合后制成，由于使用的是碳纤维，艇体很轻，且不易被雷达发现。舰艇行业对碳纤维的需求量很大，制作一条12m长的海岸用小艇，就需要约500kg的碳纤维多轴向织物。

⑤防弹衣、头盔：在多轴向经编机上，可只采用±45°。双向衬线编织出骨架材料，该材料可制作防弹衣和头盔。

⑥模压构件：以玻璃纤维纱作衬纬，高强涤纶纱和金属丝作衬经，再用梳栉将纤细的高强涤纶纱把衬经衬纬束缚在一起，形成织物，通过模压成型与树脂复合，制成各种成型部件。该部件可制作运输车的雷达罩、船体、汽车侧壁等，由于织物中使用了金属丝，便于雷达的跟踪与监控。

⑦宇航天线：为了将技术资料传输回地球，在卫星上要安装大型发射天线。德国MBB公司利用经编织物作为天线的反射面，整个天线就像一把巨型折叠伞，可以收拢和展开。这种网状织物是由双梳栉经编机织造的，所用原料为极细的镀金铂丝（直径为30～50μm）。

⑧模压织物：由平面网孔经编织物模压而成的三向织物，在织物的上下两面覆盖复合材料板材后，可制成重量极轻的夹芯板材，在飞机、船舶方面有着广泛用途。

⑨网孔救援管道：为便于高层建筑的火灾救援，挪威一家公司在管道形状的拉舍尔网孔织物的基础上，研制成功了一种新型滑道装置，作为救援管道。

2.3.3.3　纬编三维复合材料骨架

纬编技术在三维复合材料骨架的制作方面，具有高度的灵活性。采用该技术，可以直接织出与复合材料构件形状相同的骨架，产品的整体性好，而且可以省去复杂的、有时会使构件强度降低的后处理工序。产品的结构合理，生产效率高，劳动强度低，特别适于制作民用商品。

纬编织物用作复合材料骨架时有三种基本结构，包括无衬纱的平针结构、含有衬纬纱的纬编结构及含有衬经衬纬纱的纬编结构。

（1）无衬纱的平针结构。由于织物中纱圈相互串套，在外力作用下，能沿各个方向扩展，因此，该织物不能用来制作高弹性模量的纺织复合材料，但其延伸性能可在高工作能量或能量变化较大的情况下发挥作用，例如，应用于防止突然断裂的复合材料中。

（2）有衬纬纱的纬编结构。采用高性能纱线编织时，由于纱线刚度大、弹性小，使得收针困难。编织时，要注意张力的控制，尽量防止纤维断裂。下机织物处理时，纱圈的扭转会给后步加工带来麻烦，如纬编平针织物在层合过程中，纱圈极易变形。在平针结构的基础上加入衬线，即可改善结构的稳定性。

（3）有衬经衬纬纱的纬编结构。在这种结构中，经纱和纬纱是完全伸直的，纱线的性能可被充分利用，在经向和纬向有极高的承载能力。在传统横机上稍加改造便可织造衬经衬纬织物。