与传统碳纤维织物相比,碳纤维薄层展纤织物厚度小、克重低、铺贴性好、可设计性强,织物中纱线的屈曲程度小,能够有效提高碳纤维力学性能利用率,减少屈曲引起的应力集中,提升复合材料的力学性能。本文利用自行研制的展纤装置和展纤织机制备展纤纱和展纤织物,并对展纤纱和展纤织物复合材料的性能展开研究,主要完成以下几个方面:(1)结合机械多辊筒展纤法,设计了展纤装置。针对在展纤实验中遇到的问题,对展纤装置中的退绕机构、展纤机构和牵拉卷取机构进行了设计和改进。在传统机织半自动小样织机的基础上,通过对织机结构的改造和传统机织工艺的改进,使其能够用于制备展纤织物。(2)研究了展纤装置中展纤杆/辊的选取、纤维包围角、加热温度和展纤速度对展纤纱宽度的影响。结果表明:增加装置中展纤杆数量和增大纤维包围角均能促进碳纱的展开,但是碳纱中碳纤维单丝容易受到损伤;在展纤过程中对碳纱进行加热能够增大展纤纱的宽度,同时基本上不会对碳纱造成损伤;展纤速度的增加造成碳纱与展纤杆/辊之间的摩擦系数减小和碳纱加热时间的减小,导致展纤纱宽度随着展纤速度的增加先减小后增大。(3)相比较于原纱,环氧树脂浸润展纤纱的浸润速度和高度均有明显提高。通过观察展纤纱横截面发现,其中没有明显树脂集聚区和纤维密集区,碳纤维单丝分布均匀,树脂浸润的均匀性有所提高。展纤处理能够导致碳纤维单丝断裂,随着展开率的提高,展纤处理造成展纤纱中断裂的碳纤维单丝数量逐渐增加。(4)相比较于传统织物,展纤织物中纱线屈曲角较小,展纤织物复合材料中纱线伸直程度高,应力集中现象得到了较大程度的改善。展纤织物复合材料的拉伸和压缩性能得到较大程度的提升,同时其在受载过程中对裂纹的产生和扩展具有良好抑制作用。自行研制展纤织物的拉伸和压缩性能与国外商用展纤织物性能基本一致。