负泊松比针织结构及其应用

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1、负泊松比针织结构及其应用文I马丕波常玉萍蒋高明摘要：本文对各个负泊松比材料的作用原理进行概括和总结，并简要介绍了目前用针织技术实现负泊松比结构的方案，包括平而经编织物、三维间隔织物、纬编折叠结构织物等。最后对负泊松比结构针织物在服用和产业用方面广泛的潜在应用分別进行了介绍，并展望了负泊松比结构针织物在以品研究小的发展方向及前景。关键词：负泊松比；结构；针织技术；应用中图分类号：TS184文献标志码：AKnittedStructureswithNegativePoisson^RatioAbstract:DifTerentgeonletricalmodelsofauxeticma

2、terialsweresummarizedandcurrentlyavailableknittingtechnologiesformakingfabricswithauxeticeffectincludingplaneand3Dwarp-knittedfabrics,aswellasweft-knitledfabricswithfoldedstructures,wereintroducedbrieflyinthisessay.Lastly,potentialapplicationsoffabricswithauxeticknittedstructuresinapparelan

3、dtechnicaltextileswereintroducedrespectively.Developingdirectionsandprospectsofsuchfabricsinfutureresearcheswerepredicted・Keywords:negativePoisson'sratio;structure;knittingtechnology;application材料的泊松比定义为垂直于载荷方向的应变与载荷方向的应变Z比的负值，用公式表示为:严一F，其屮，£表示载荷方向的应变，比表示垂直于载荷方向的角变。常规材料通常表现为正泊松比，即拉伸时材料垂直于拉伸

4、方向变窄，压缩时垂直于拉伸方向变宽。负泊松比材料乂称拉胀材料，则与常规材料相反，即在拉伸时材料垂直于拉伸方向变宽，压缩时材料垂直于压缩方向变窄。通常均匀各向同性材料可能的泊松比范围是-l

5、金项目（11302085）；江苏省产学研项目（BY2014023-34，BY2014023-2（））。1.1.1二维经编结构基于螺旋形纱线结构的作用原理，研究出了由编链纵行和衬纬纱组成的经编针织结构，纵行是用佼粗且刚度较低的长丝编织的开口线圈，高刚度衬垫纱则垫在开口线圈中。这种结构在受拉仲吋，高刚度衬垫纱伸直，低刚度长丝缠绕在仲直的衬纬纱上，适当地排列多个此类纵行则可具有负泊松比性能。后來，在非负泊松比的经编六和网眼结构的基础上采用高弹纱研究出了另一种负泊松比经编结构。形成负泊松比结构的关键在丁•改变织物中线圈纵行的排列和在基础结构屮采用高弹纱。根据三角形或双箭头的负泊松比

6、结构（图1）,用经编编织技术进行结构的重建，设计出一系列由负泊松比部分和稳定部分组成的织物结构，图2所示的经编结构在与经图1三角形或双箭头负泊松比拓扑结构向成±45°的方向上具有相对较为显著的负泊松比性能。和之前报道过的一次性负泊松比织物不同，该研究中设计的针织物不仅在拉伸的第一阶段具有负泊松比性能，而且在经过连续拉伸后仍能保持该性能，牛•成的织物较复杂且很难找出其负泊松比性能的根本原理。图2经编织物结构实物图1.1.2三维经编结构除了上述的二维经编织物外，戸前还研究出了新型三维间隔针织物。在经编间隔织物中，两织物表层由很多间隔纱连接在一起，为了更好地维持两织物表层间的间隔，

7、通常采用单丝作为间隔纱。具有负泊松比效应的三维间隔针织物的研究主要是对可形成负泊松比性能的织物几何结构的设计。目前已研究出的经编间隔织物不仅在织物平面内具有拉胀性能（图3）,在织物厚度方向同样具备该性能（图4）,与常规间隔织物相比，它还具有更好的球面贴合性（图5）o为增加间隔织物负泊松比性能的回复性，可采用高弹力纱线来编织表层织物。图3怦通间隔织物与负泊松比间隔织物的对比和牛•产也在初步研究中，使用电脑横机已经可以生产出基于折叠结构、旋转三角形和内凹六角形的负泊松比织物。121二维纬编结构基于旋转矩形