CN110435238A - 一种仿生微结构三维纤维中空阵列同步机织功能复合材料 - Google Patents

一种仿生微结构三维纤维中空阵列同步机织功能复合材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种仿生微结构三维纤维中空阵列同步机织功能复合材料，所述复合材料包括：两个树脂层、嵌设在所述树脂层内的纤维层、位于两个所述纤维层之间并用于连接两个所述纤维层的接结层；所述接结层与所述纤维层的连接点呈中空阵列分布。相邻两个纤维层构成阵列单元的两个底面，接结层构成阵列单元的侧面，从而形成仿生微结构三维纤维中空阵列同步机织功能复合材料。与传统的层合结构和夹芯结构相比，三维一体化间隔机织物重量轻、断裂韧性好、比强度和比刚度高。

Description

一种仿生微结构三维纤维中空阵列同步机织功能复合材料
技术领域
本发明涉及纤维编织技术领域，尤其涉及的是一种仿生微结构三维纤维中空阵列同步机织功能复合材料。
背景技术
随着现代科技的发展，将先进材料应用于高级结构设计成为一种必然趋势。现有技术中，传统二维层合板抗压性能、层间剪切强度和断裂韧性低，无法满足航空航天，生物医学，工程建筑，高速列车内饰等应用领域的要求。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种仿生微结构三维纤维中空阵列同步机织功能复合材料，旨在解决现有技术中二维层合板抗压性能、层间剪切强度和断裂韧性低的问题。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
一种仿生微结构三维纤维中空阵列同步机织功能复合材料，其中，包括：两个树脂层、嵌设在所述树脂层内的纤维层、位于两个所述纤维层之间并用于连接两个所述纤维层的接结层；所述接结层与所述纤维层的连接点呈中空阵列分布。
所述的仿生微结构三维纤维中空阵列同步机织功能复合材料，其中，所述中空阵列为正六边形中空阵列、三角形中空阵列、矩形中空阵列、圆形中空阵列中任意一种；所述中空阵列以周期性排列，阵列单元的密度为0.5-1.5个/cm2。
所述的仿生微结构三维纤维中空阵列同步机织功能复合材料，其中，所述接结层包括：若干根接结纤维，所述接结纤维包括：若干个第一段和若干个第二段，所述第一段和所述第二段交替连接于所述连接点；所述第一段位于相邻两个所述纤维层之间，相邻两个所述第二段分别交织在相邻两个所述纤维层上。
所述的仿生微结构三维纤维中空阵列同步机织功能复合材料，其中，所述纤维层采用纬向纤维和径向纤维沉浮交织而成。
所述的仿生微结构三维纤维中空阵列同步机织功能复合材料，其中，所述纬向纤维呈直线状，所述径向纤维呈波纹状，所述第二段与所述径向纤维平行设置。
所述的仿生微结构三维纤维中空阵列同步机织功能复合材料，其中，所述沉浮交织包括：平纹交织、斜纹交织、缎纹交织中的一种或多种；所述径向纤维的纱密为100-200根/10cm，所述纬向纤维的纱密为1000-1500根/10cm，相邻两个所述纤维层之间的间距为30-40mm。
所述的仿生微结构三维纤维中空阵列同步机织功能复合材料，其中，所述纬向纤维、所述径向纤维、所述接结纤维的细度为150-250tex。
所述的仿生微结构三维纤维中空阵列同步机织功能复合材料，其中，所述第一段为“1”字形、“x”字形、衣架形、双“S”形中的一种或多种。
一种如上述任意一项所述的仿生微结构三维纤维中空阵列同步机织功能复合材料的制备方法，其中，包括以下步骤：
固定两层纬向纤维；
在两层纬向纤维之间编织径向纤维和接结纤维得到纤维层和接结层；其中，所述接结层与所述纤维层的连接点呈中空阵列分布；
将纤维层浸润树脂后加热固化成型得到仿生微结构三维纤维中空阵列同步机织功能复合材料。
所述的仿生微结构三维纤维中空阵列同步机织功能复合材料的制备方法，其中，所述中空阵列为正六边形中空阵列、三角形中空阵列、矩形中空阵列、圆形中空阵列中任意一种。
有益效果：本发明中相邻两个纤维层构成阵列单元的两个底面，接结层构成阵列单元的侧面，从而形成仿生微结构三维纤维中空阵列同步机织功能复合材料。与传统的层合结构和夹芯结构相比，三维一体化间隔机织物重量轻、断裂韧性好、比强度和比刚度高。
附图说明
图1是巴沙木的电子扫描照片。
图2是巴沙木的结构示意图。
图3是本发明中仿生微结构三维纤维中空阵列同步机织功能复合材料。
图4是本发明中纤维层的结构示意图。
图5A是本发明中纤维层和接结层的俯视图。
图5B是本发明中仿生微结构三维纤维中空阵列同步机织功能复合材料的结构示意图。
图6是本发明中正六边形中空阵列的分布图。
图7是本发明中接结层的第一结构示意图。
图8是本发明中接结层的第二结构示意图。
图9A是本发明中接结纤维组的第一结构示意图。
图9B是本发明中接结纤维组的第二结构示意图。
图9C是本发明中接结纤维组的第三结构示意图。
图9D是本发明中接结纤维组的第四结构示意图。
图9E是本发明中接结纤维组的第五结构示意图。
图10是本发明中刺猬刺的电子扫描照片。
图11是本发明中矩形中空阵列的分布图。
图12是本发明中盘羊角的电子扫描照片。
图13是本发明中圆形中空阵列的分布图。
图14是本发明中飞行鸟骨的电子扫描照片。
图15是本发明中三角形中空阵列的分布图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请同时参阅图1-图15，本发明提供了一种仿生微结构三维纤维中空阵列同步机织功能复合材料的一些实施例。其中，图5包括图5A和图5B，图9包括图9A、图9B、图9C、图9D以及图9E。
与传统的层合结构和夹芯结构相比，三维一体化间隔机织物重量轻、断裂韧性好、比强度和比刚度高，能量吸收能力强、隔音隔热性能突出，还可用于布线、安装电子装置、储备燃料和防火泡沫等。因此采用特殊的纺织夹芯结构实现复合材料高性能结构设计与制备成为国内外众多学者的努力方向。
如图3和图5所示，本发明的一种仿生微结构三维纤维中空阵列同步机织功能复合材料，包括：两个树脂层、嵌设在所述树脂层内的纤维层10、位于两个所述纤维层10之间并用于连接两个所述纤维层10的接结层20；所述接结层20与所述纤维层10的连接点30呈中空阵列分布(如图6所示)。
在本发明的其它实施例中，可以采用多个树脂层，纤维层位于相邻两个树脂层之间，本发明以两个树脂层为例进行说明。
在本发明的一个较佳实施例中，如图5B所示，因为三维纤维结构存在接结纤维的捆绑作用，在捆绑力的作用下，纤维与纤维、纤维与基体(树脂层)的失效更不容易发生，并且径向纤维与树脂的界面产生一定破坏之后，接结纤维开始起到一个拉持的作用力，此时在接结纤维的加强作用下，三维纤维结构能产生较大的应变而缓慢的达到最大应力，直到破坏，因此其归一化强度和模量都要大；并且三维纤维结构的接结纤维的横向增强比纤维与树脂的粘合性能好，比强度也就较高。
接结纤维作为贯穿厚度方向连接整个增强体织物结构的纱线，较层合结构的胶结可承载力更大；各层间树脂基体传递载荷，处于不同层面内经纬纤维间接受力，断裂时纱线与基体的界面破坏，树脂基体开裂剥落，损伤沿纱线方向扩展，可抑制裂纹扩展；并且三维纤维结构的整体性与层间性能较好，不易发生层间损伤。
自然界中诸多生物结构都是具有机械功能的复合材料，为先进结构复合材料发展提供灵感。夹芯结构在自然界中非常常见，它是由内部柔性芯与致密薄壁外壳组成，具有高强度、低重量的结构，能够抵抗屈曲、弯曲和增加韧性。内部夹芯结构可抵抗局部屈服，以避免过早的破坏。夹芯结构如巴沙木、豪猪刺、盘羊角、飞行鸟骨可承受能产生振幅很大的弹性波的高速载荷，因为内部结构可作为散射中心，降低冲击产生的纵向应力脉冲的振幅。同时，内部结构也可抑制裂纹扩展，从而提高断裂韧性和能量吸收。
如图1和图2所示，巴沙木多孔微结构是由一个个正六棱柱状单房对称排列组合形成的生物自组装建筑物，每一房室大小统一，高度相等，房房紧密相连，整齐有序。这种正六棱柱状的建筑结构，密合度最高，所需材料最简，质轻坚固，隔热隔音性能良好，采用巴沙木多孔微结构与三维一体化间隔机织物协同、耦合作用可实现优异结构复合材料性能，为实现结构复合材料高性能提供了良好的思路。
此外，如图10所示，刺猬刺形成中空方形格栅结构，是由一个个立方体状单房排列组合形成的生物自组装建筑物。如图12所示，盘羊角形成管状空心圆柱结构，是由一个个圆柱体状单房排列组合形成的生物自组装建筑物。如图14所示，飞行鸟骨结构形成空心三棱柱状结构，是由一个个三棱柱状单房排列组合形成的生物自组装建筑物。因此，连接点形成的中空阵列是指正六边形中空阵列(如图1所示)、矩形中空阵列(如图11所示)、圆形中空阵列(如图13所示)、三角形中空阵列(如图15所示)中任意一种，相应的可以形成六棱柱阵列单元、立方体阵列单元、圆柱体阵列单元、三棱柱阵列单元。
值得说明的是，本发明中相邻两个纤维层10构成阵列单元的两个底面，接结层20构成阵列单元的侧面，从而形成仿生微结构三维纤维中空阵列同步机织功能复合材料(以下简称：三维纤维结构)。与传统的层合结构和夹芯结构相比，三维一体化间隔机织物重量轻、断裂韧性好、比强度和比刚度高。
连接点呈中空阵列分布，每个阵列单元以周期性排列，通过设置阵列单元的大小，在实现连接、支撑两个纤维层的基础上，尽可能减少接结层的纤维量，从而减少三维纤维结构的重量。而且以径向纤维填补减少的接结层纤维的位置，此时，由于径向纤维仅缠绕纬向纤维，而接结纤维不仅要缠绕纬向纤维，还要连接两个纤维层，那么径向纤维的长度(重量)要小于接结纤维的长度(重量)，径向纤维可利于增加纤维层的强度、刚度以及断裂韧性，也就是说，在实现轻质化的基础上，增加了三维纤维结构的比强度、比刚度以及断裂韧性。
进一步地，中空阵列采用正六边形中空阵列、三角形中空阵列、矩形中空阵列、圆形中空阵列时，这些中空阵列属于对称结构，连接点在两个纤维层上均匀分布，减少了径向与纬向各区域的力学差异性，可以最大程度分散集中应力，延缓局部屈服。断裂时，规则的节点连接可以均匀拉伸与压缩，阻碍纤维的的剥离与拔出，增加塑性变形程度，进而提高断裂韧性。所述中空阵列以周期性排列，阵列单元的密度为0.5-1.5个/cm2。这里的阵列单元是指周期性排列的中空阵列的最小重复单元。通过设置阵列单元的大小，可以实现单位面积内纤维百分比含量的改变，阵列单元的密度为0.5～1.5个/cm2时，纤维含量百分比为40％～70％。
此外，三维纤维结构中的中空空间可视为吸声装置，使声波产生大量不同角度的反射，减弱反射的声能，降噪量可达6～8分贝，从而实现吸声降噪。中空夹芯层(即接结层20)内的空气导热系数很低，且纤维材料为耐热性隔热材料，使整体结构实现很好的隔热性能。较传统金属材料减重20％～40％。在具有抗分层剥离能力的条件下实现了材料的隔音隔热与高能量吸收能力性能，抗剥离性能相较于传统的纤维增强复合材料可提高10％～20％，具有良好的隔音性能，且结构的固有特性对其隔声性能有着重要影响，能量吸收性能可提高20％～30％。通过仿生不同区域的协同作用效果实现其轻质、高强、抗冲击的特性，充分满足了航空、航天、汽车、船舶、轨道交通等领域对于轻质、高强、抗冲击材料的需求。
下面以六边形中空阵列为例进行说明(其他中空阵列可参考六边形中空阵列)：
在本发明的一个较佳实施例中，如图3所示，所述接结层20包括：若干根接结纤维，所述接结纤维包括：若干个第一段和若干个第二段，所述第一段和所述第二段交替连接于所述连接点30；所述第一段位于相邻两个所述纤维层10之间，相邻两个所述第二段分别交织在相邻两个所述纤维层10上。相邻两根所述接结纤维中，同一纬度上的所述第二段位于不同所述纤维层10上。纤维层和第二段均嵌设在树脂层中，所述第一段位于两个树脂层之间。
在本发明的一个较佳实施例中，如图4和图5所示，所述纤维层10采用纬向纤维11和径向纤维12沉浮交织而成。所述沉浮交织包括：平纹交织、斜纹交织、缎纹交织中的一种或多种。当然，还可以采用其它编织方式形成纤维层10。
具体地，每根接结纤维作为一个连续的整体从三维纤维结构一侧贯穿到另一侧。从侧面看，每根接结纤维呈矩形波状，矩形波有交替连接的竖直部和水平部，竖直部相当于接结纤维中的第一段，水平部相当于接结纤维中的第二段。两根接结纤维组成接结纤维组，两根接结纤维靠在一起，但是两根接结纤维形成的矩形波的相位错开，也就是说，其中一根接结纤维形成的矩形波位于波峰(即第二段交织在某一纤维层10上)时，另一根接结纤维形成的矩形波位于波谷(即第二段交织在另一纤维层10上)，当然这两根接结纤维的第二段处于同一纬度上，这里的纬度是指各纬向纤维11的排列形成的位置，类似于地球仪的纬线的纬度。
接结纤维的第一段呈自然弯曲状态，具体的弯曲成“S”形，接结纤维组中两根接结纤维的第一端的弯曲形状相反，也就是说，其中一个第一段弯曲成“S”形，则另一个第一段弯曲成“反S”形，两者在一起则形成双“S”形(如图9A所示)。
接结纤维的第一段也可以成“1”字形(如图5B和图9C所示)，“x”字形(如图9B所示)，衣架形(如图9D所示)，或者将这几种类型进行组合，例如衣架形和双“S”形组合(如图9E所示)。这几种类型连接的是两个纤维层中，相邻纬度或相间纬度的纬向纤维，例如，双“S”形和“1”字形连接的是两个纤维层的相邻纬度的纬向纤维，“x”字形和衣架形连接的是两个纤维层的相间纬度的纬向纤维。采用这种方式时，第一段的倾斜角度较小，可以对纤维层形成较强的支撑力。
具体地，这里纬向纤维11和径向纤维12仅表示两种纤维的按相互垂直的方式排列，纬向纤维11和径向纤维12可以相互替换。在制备过程中，设定接结纤维的排列方向与径向纤维12的排列方向相同，则将纬向纤维11施加张力，使得纬向纤维11保持直线状，而径向纤维12在沉浮交织时形成波纹状(即正弦波状或余弦波状)。接结纤维中的第二段与径向纤维12平行，第二段与纤维层10交织时也形成波纹状。当然，若设定接结纤维的排列方向与纬向纤维11的排列方向相同，则可将径向纤维12施加张力，使得径向纤维12保持直线状，而纬向纤维11在沉浮交织时形成波纹状。以下以纬向纤维11保持直线状为例进行说明。
如图3、图7、图8所示，每个正六棱柱中，设置有5个接结纤维组，沿纬向相邻两个正六棱柱共用一个接结纤维组，相当于以4个接结纤维组为重复单元重复排列形成正六棱柱阵列单元。5个接结纤维组沿纬向对称排列，也就是说，第1个接结纤维组21与第5个接结纤维组25相同，第2个接结纤维组22与第4个接结纤维组24相同，第3个接结纤维组23在对称轴上。各接结纤维组等间距排布，相邻两个接结纤维组之间的间距(即纬向间距)为3-5mm，正六边形的边长为7-10mm，当然种类的纬向间距和正六边形的边长可以根据需要进行设置。
如图8和图9所示，第1个接结纤维组21中，每根接结纤维与纤维层10有8个连接点30，两根接结纤维与纤维层10共有16个连接点30，同一接结纤维组中的两根接结纤维的连接点30并拢排列，连接点30的个数可以根据需要进行设置。那么每根接结纤维有4个第一段和3个第二段(第1个接结纤维组的第一接结纤维211有4个第一段211a和3个第二段211b；第1个接结纤维组的第二接结纤维212有4个第一段212a和3个第二段212b)，两根接结纤维共有8个第一段和6个第二段。第1个接结纤维组21在径向上的长度即为正六边形的边长。第5个接结纤维组25的结构可参见第1个接结纤维组21的结构。
如图8所示，第2个接结纤维组22和第3个接结纤维组23的结构相似，第2个接结纤维组22中，每根接结纤维与纤维层10有2个连接点30，两根接结纤维与纤维层10共有4个连接点30，同一接结纤维组中的两根接结纤维的连接点30并拢排列。那么每根接结纤维有2个第一段和1个第二段(第2个接结纤维组的第一接结纤维221有2个第一段221a和1个第二段221b；第1个接结纤维组的第二接结纤维222有2个第一段222a和1个第二段222b)，两根接结纤维共有4个第一段和2个第二段。
如图8所示，与第2个接结纤维组22相同的是，第3个接结纤维组23中，每根接结纤维与纤维层10有2个连接点30，两根接结纤维与纤维层10共有4个连接点30，同一接结纤维组中的两根接结纤维的连接点30并拢排列。那么每根接结纤维有2个第一段和1个第二段(第3个接结纤维组的第一接结纤维231有2个第一段231a和1个第二段231b；第1个接结纤维组的第二接结纤维232有2个第一段232a和1个第二段232b)。第3个接结纤维组23与第2个接结纤维组22不同的是，第3个接结纤维组23中的第二段的长度长于第2个接结纤维组22中第二段的长度，第3个接结纤维组23在径向上的长度为正六边形的边长的2倍，第2个接结纤维组22在径向上的长度为正六边形的边长的1.5倍。第4个接结纤维组24的结构可参见第2个接结纤维组22的结构。
沿径向相邻的正六棱柱中，第1个接结纤维组21(或第5个接结纤维组25)和第3个接结纤维组23交替连接，第2个接结纤维组22和第4个接结纤维组24交替连接。
在本发明的一个较佳实施例中，如图5所示，所述径向纤维12的纱密为100-200根/10cm，所述纬向纤维11的纱密为1000-1500根/10cm，相邻两个所述纤维层10之间的间距为30-40mm。
具体地，径向纤维12的纱密小于纬向纤维11的纱密，径向纤维12需要留出空位以便于接结纤维的第二段编织。相邻两个纤维层10之间的间距可以根据需要进行调整，也就是调整接结纤维的第一段的长度来调整。可通过改变编织方式调整径向纤维12、纬向纤维11的密度、形态，纬向纤维11在编织时处于平直状态，径向纤维12与第二段呈波纹状上下绕过纬向纤维11。
在本发明的一个较佳实施例中，所述纬向纤维11、所述径向纤维12、所述接结纤维为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维、麻纤维或木纤维中任意一种。具体地，还可以选择其他纤维，如锦纶纤维，涤纶纤维，腈纶纤维，丙纶纤维，氯纶纤维等。
在本发明的一个较佳实施例中，所述纬向纤维11、所述径向纤维12、所述接结纤维的细度为150-250tex。纤维(包括纬向纤维11、径向纤维12、接结纤维)表面在浸润树脂后，将树脂加热固化成型，其中，纤维的质量百分比为40％～70％，树脂为热固性树脂或热塑性树脂。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.本发明是基于自然界巴沙木多孔微结构所具有的比强度高、能量吸收能力强、隔音隔热性能突出的特性，将仿生的设计理念融入传统的纤维增强高级结构设计中，针对现有工程技术中对于材料要求进行纤维种类、编织方式、纤维空间排布等参数的优选，制备出一种抗分层剥离能力强、比强度高、能量吸收能力强、隔音隔热性能突出的仿生夹芯三维纤维增强复合材料。
2.本发明中空空间可视为吸声装置，使声波产生大量不同角度的反射，减弱反射的声能，降噪量可达6～8分贝，从而实现吸声降噪。
3.本发明中空夹芯层内的空气导热系数很低，且纤维材料为耐热性隔热材料，使整体结构实现很好的隔热性能。
4.本发明解决了传统层合结构和夹芯结构的缺点，较传统金属材料减重20％～40％。在具有抗分层剥离能力的条件下实现了材料的隔音隔热与高能量吸收能力性能，抗剥离性能相较于传统的纤维增强复合材料可提高10％～20％，具有良好的隔音性能，且结构的固有特性对其隔声性能有着重要影响，能量吸收性能可提高20％～30％，可广泛应用于汽车、船舶、轨道交通、航空航天等领域。
总之，本发明借鉴了隔热隔音性能好、密合度最高、构造材料经济科学的巴沙木规则多孔结构，实现了通过三维纤维夹层空间结构的协同作用提升纤维增强复合材料性能，其抗压性能、层间剪切强度和断裂韧性明显优于传统二维层合板，较一般三维中空夹芯立体机织物吸收能量、隔音隔热、轻质强韧性能更具优势。
基于上述的三维纤维结构，本发明还提供了一种仿生微结构三维纤维中空阵列同步机织功能复合材料的制备方法的较佳实施例：
本发明实施例所述一种仿生微结构三维纤维中空阵列同步机织功能复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤S100、固定两层纬向纤维。
步骤S200、在两层纬向纤维之间编织径向纤维和接结纤维得到纤维层和接结层；其中，所述接结层与所述纤维层的连接点呈中空阵列分布。
所述中空阵列为正六边形中空阵列、三角形中空阵列、矩形中空阵列、圆形中空阵列中任意一种。
具体地，将纬向纤维11施加张力，使得纬向纤维11保持直线状，将径向纤维12和接结纤维采用沉浮交织依次同步编织在纬向纤维11上，使得径向纤维12呈波纹状，并得到纤维层和接结层。
步骤S300、将纤维层浸润树脂后加热固化成型得到仿生微结构三维纤维中空阵列同步机织功能复合材料。
具体地，这里的纤维包括：纬向纤维11、径向纤维12、接结纤维。具体可以是碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维、麻纤维或木纤维中任意一种。纬向纤维11、径向纤维12、接结纤维可以采用相同材质的纤维，也可以采用不同材质的纤维。树脂为热固性树脂或热塑性树脂。树脂加热固化成型后纤维的质量百分比为50％～70％。
综上所述，本发明所提供的一种仿生微结构三维纤维中空阵列同步机织功能复合材料及其制备方法，所述复合材料包括：两个树脂层、嵌设在所述树脂层内的纤维层、位于两个所述纤维层之间并用于连接两个所述纤维层的接结层；所述接结层与所述纤维层的连接点呈中空阵列分布。两个纤维层构成阵列单元的两个底面，接结层构成阵列单元的侧面，从而形成仿生微结构三维纤维中空阵列同步机织功能复合材料。与传统的层合结构和夹芯结构相比，三维一体化间隔机织物重量轻、断裂韧性好、比强度和比刚度高。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种仿生微结构三维纤维中空阵列同步机织功能复合材料，其特征在于，包括：两个树脂层、嵌设在所述树脂层内的纤维层、位于两个所述纤维层之间并用于连接两个所述纤维层的接结层；所述接结层与所述纤维层的连接点呈中空阵列分布。
2.根据权利要求1所述的仿生微结构三维纤维中空阵列同步机织功能复合材料，其特征在于，所述中空阵列为正六边形中空阵列、三角形中空阵列、矩形中空阵列、圆形中空阵列中任意一种；所述中空阵列以周期性排列，阵列单元的密度为0.5-1.5个/cm2。
3.根据权利要求1所述的仿生微结构三维纤维中空阵列同步机织功能复合材料，其特征在于，所述接结层包括：若干根接结纤维，所述接结纤维包括：若干个第一段和若干个第二段，所述第一段和所述第二段交替连接于所述连接点；所述第一段位于相邻两个所述纤维层之间，相邻两个所述第二段分别交织在两个所述纤维层上。
4.根据权利要求3所述的仿生微结构三维纤维中空阵列同步机织功能复合材料，其特征在于，所述纤维层采用纬向纤维和径向纤维沉浮交织而成。
5.根据权利要求4所述的仿生微结构三维纤维中空阵列同步机织功能复合材料，其特征在于，所述纬向纤维呈直线状，所述径向纤维呈波纹状，所述第二段与所述径向纤维平行设置。
6.根据权利要求4所述的仿生微结构三维纤维中空阵列同步机织功能复合材料，其特征在于，所述沉浮交织包括：平纹交织、斜纹交织、缎纹交织中的一种或多种；所述径向纤维的纱密为100-200根/10cm，所述纬向纤维的纱密为1000-1500根/10cm，相邻两个所述纤维层之间的间距为30-40mm。
7.根据权利要求4所述的仿生微结构三维纤维中空阵列同步机织功能复合材料，其特征在于，所述纬向纤维、所述径向纤维、所述接结纤维的细度为150-250tex。
8.根据权利要求3所述的仿生微结构三维纤维中空阵列同步机织功能复合材料，其特征在于，所述第一段为“1”字形、“x”字形、衣架形、双“S”形中的一种或多种。
9.一种如权利要求1-8任意一项所述的仿生微结构三维纤维中空阵列同步机织功能复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
固定两层纬向纤维；
在两层纬向纤维之间编织径向纤维和接结纤维得到纤维层和接结层；其中，所述接结层与所述纤维层的连接点呈中空阵列分布；
将纤维层浸润树脂后加热固化成型得到仿生微结构三维纤维中空阵列同步机织功能复合材料。
10.根据权利要求9所述的仿生微结构三维纤维中空阵列同步机织功能复合材料的制备方法，其特征在于，所述中空阵列为正六边形中空阵列、三角形中空阵列、矩形中空阵列、圆形中空阵列中任意一种。
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