CN113831687B - 一种压电纱线增强树脂基复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种压电纱线增强树脂基复合材料的制备方法，包括：利用静电纺丝平行电极法制备芯层为碳纤维、皮层为压电聚合物纤维网的压电包芯纱；利用二维编织，得到外层为碳纤维、中间层为压电聚合物纤维网、芯层为碳纤维的压电纱线；用PU薄膜包覆步骤2制备的压电纱线，得到PU包裹的压电纱线；利用三向正交织造，得到以碳纤维为经纱、碳纤维和PU包裹的压电纱线作为纬纱的机织物；通过真空辅助树脂转移模塑技术得到压电纱线增强树脂基复合材料。本发明将压电纱线植入到复合材料中，利用随着应变的增加通过复合材料中的压电纱线的压电变化来监测复合材料的力学性能，即进行复合材料在服役过程中损伤的健康监测。

Description

一种压电纱线增强树脂基复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及智能复合材料领域，具体是一种压电纱线增强树脂基复合材料的制备方法。
背景技术
复合材料具有质量轻、比强度高、比模量大、抗疲劳强度高等优点，在现代航空航天、工程、运输领域应用广泛。尽管如此，复合材料在长期服役过程中会遭受老化、疲劳、外部冲击等因素的影响，这些因素常常会引发材料的结构缺陷，影响材料的使用期限，严重时甚至会造成重大的经济损失和威胁使用者的人身安全。因此，针对复合材料的结构实现实时在线的健康监测，不仅能够提高材料的使用寿命，节约维修成本，还能够有效防止意外事故的发生。智能材料的出现为实现材料结构健康的实时在线监测提供了新的路径。
所谓智能材料是指通过系统来调控材料内部的各种功能，具有对环境可感知、响应，并具有自诊断、自修复的功能特点。根据智能材料的功能特点分类，可将其分为形状记忆合金、光导纤维、压电、压阻、电流变体、电(磁、热)致伸缩材料和光纤维传感器等。这些材料可根据外部环境(如温度、电磁场等)的变化而自动改变其尺寸、形状、内阻、振动频率、刚度等属性，可满足不同场合的应用要求。
目前，单一组分的材料已经越来越难以满足人们的生产和生活需求，往往要求一种材料同时具备多种功能的特性，这需要将两种或两种以上材料混合才能实现，即所谓的复合材料。压电材料也因为材料的复合化技术的出现而得到了新的机遇，经复合设计和制备之后，压电复合材料的性能较单一压电材料而言有了质的飞跃。文献《Shipway NJ,Barden TJ,Huth waite P,et al.Performance Based Modifications of Random Forestto Perform Automated Defect Detection for Fluorescent Penetrant Inspection》中提到超声探测、涡流检测以及渗透检测等无损检测方法是用于检测材料内部结构损伤的传统方法，它们已经被应用于一些工业领域。然而随着科技的发展，检测技术已慢慢趋向于实时在线监测，而上述方法均为线下检测，已不能满足现如今科技快速发展的需求。文献《Ostachowicz W,Soman R,Malinowski P.Optimization of sensor placement forstructural health monitoring:a review》中提到将压阻式传感器集成到材料内部是实现材料在线健康监测的主要手段，但压阻传感器在高温等严苛条件下易出现交叉影响，影响其精确性；另一方面，压阻传感器一般需要外界驱动而工作，不满足现代可持续发展理念。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种压电纱线增强树脂基复合材料的制备方法。
本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种压电纱线增强树脂基复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1、以碳纤维作为芯层、以压电聚合物溶液作为纺丝液，利用静电纺丝平行电极法将压电聚合物纺制在碳纤维的外层，制备芯层为碳纤维、皮层为压电聚合物纤维网的压电包芯纱；
步骤2、以步骤1制备的压电包芯纱作为芯纱、以碳纤维作为编织纱进行二维编织，得到外层为碳纤维、中间层为压电聚合物纤维网、芯层为碳纤维的压电纱线；
步骤3、用PU薄膜包覆步骤2制备的压电纱线，得到PU包裹的压电纱线；
步骤4、将步骤3制备的PU包裹的压电纱线与碳纤维进行三向正交织造，得到以碳纤维为经纱、碳纤维和PU包裹的压电纱线作为纬纱的机织物；
步骤5、将步骤4制备的机织物浸渍于环氧树脂基体中，然后将浸渍有环氧树脂的机织物通过真空辅助树脂转移模塑技术进行固化，得到压电纱线增强树脂基复合材料。
与现有技术相比，本发明有益效果在于：
(1)本发明将压电纱线植入到复合材料中，利用随着应变的增加通过复合材料中的压电纱线的压电变化来监测复合材料的力学性能，即进行复合材料在服役过程中损伤的健康监测。
(2)PVDF纱线传感器与碳纤维的紧密融合，能实现对结构异常、损伤等隐患及时感知并反馈，从而有效提高复合材料的可靠性，为智能复合材料的推广应用提供了理论和实践基础。
(3)此方法采用的静电纺丝技术设备简单、成本低廉、操作简单，且静电纺工序本身具有极化的作用，省去了后续极化步骤。
(4)碳纤维具有良好的导电性，作为采集压电信号的电极，并且具有良好的柔软性。碳纤维可以将PVDF产生的压电信号顺利导出，从而使其更便捷的应用于压电织物的织造中。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的压电包芯纱的表面电镜图；
图2为本发明实施例1制备的压电包芯纱的截面电镜图；
图3为本发明实施例1制备的复合材料的力学性能与压电性能响应关系图。
具体实施方式
下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。
本发明提供了一种压电纱线增强树脂基复合材料的制备方法(简称方法)，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1、以碳纤维作为芯层、以压电聚合物溶液作为纺丝液，利用静电纺丝平行电极法将压电聚合物纺制在碳纤维的外层制备芯层为碳纤维、皮层为压电聚合物纤维网的压电包芯纱；
优选地，步骤1中，压电聚合物溶液是以压电聚合物和溶剂为原料配置的溶液；所述压电聚合物为PVDF、PAN或PA11。
当压电聚合物采用PVDF时，溶剂为N,N-二甲基甲酰胺和丙酮的混合溶剂，具体制备方法是：在室温下，取PVDF粉末溶解于N,N-二甲基甲酰胺和丙酮中，再在密封条件下，于50～60℃温度下磁力搅拌6～8h，加热完毕，取出静置冷却至室温，得到浓度为8～13wt％的PVDF溶液。
当压电聚合物采用PAN时，溶剂为N,N-二甲基甲酰胺，具体制备方法是：在室温下，取PAN粉末溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，再在密封条件下，于50～60℃温度下磁力搅拌6～8h，加热完毕，取出静置冷却至室温，得到浓度为8～12wt％的PAN溶液。
优选地，步骤1中，静电纺丝平行电极法具体是：将装有压电聚合物溶液的注射器固定于静电纺丝设备的注射泵中，调节静电纺丝参数，将喷丝头分别接电源正负极，溶液在电场力的作用下在喷丝头的泰勒锥顶点被加速，在足够大的电场力作用下，克服表面张力喷射细流，使细流在喇叭口处形成纤维网；同时碳纤维通过喇叭口后，通过卷绕辊的牵引，使压电聚合物纤维通过旋转的喇叭口均匀地包覆在碳纤维上，并收集在卷绕辊上，得到碳纤维为芯层、压电聚合物纤维网为皮层的压电包芯纱，并在烘箱中烘干，烘干的目的是使溶剂挥发的更加彻底；
静电纺丝参数为：纺丝液流速为0.4～0.6ml/h，纺丝电压为4.5～5kV，纺丝距离为8～10cm，双针头距离为10～12cm，卷绕辊转速为0.1～0.3mm/s，喇叭口转速为400～450rpm，纺丝环境温度为20±2℃，纺丝环境相对湿度为60±5％；烘干温度为60～100℃，烘干时间为2～4h。
步骤2、以步骤1制备的压电包芯纱作为芯纱、以碳纤维作为编织纱(即外包缠纱)，利用二维编织机进行二维编织，在压电包芯纱的外侧包覆碳纤维制备二维编织包芯纱，得到外层为碳纤维、中间层为压电聚合物纤维网、芯层为碳纤维的压电纱线；
优选地，步骤2中，二维编织的具体操作为：1)根据纱线结构确定所用纱锭的数目，通常选择偶数个纱锭，本实施例选择纱锭数为4锭；2)按照选择的纱锭数目，准备缠绕相应数目的碳纤维纱管即纱管上均缠绕碳纤维，以便在编织进行时放置在携纱器上；纱管下方为直角齿形，这种结构是能够满足碳纤维纱管编织时编织纱碳纤维的退绕；因此，要根据齿形的方向，选择合理的缠绕方向，避免编织时退绕不良；3)将碳纤维纱管放置在携纱器上；对于碳纤维纱管为4锭的编织工艺，要将碳纤维纱管均匀地分别放置在两个运动轨迹上，一个沿顺时针、另一个沿逆时针进行编织；4)在二维编织机下方放置一个张力装置；作为芯纱的压电包芯纱通过该装置获得一定张力后，沿最终成型纱的轴向喂入；经过轨道盘中心，与编织纱一起通过成纱器，固定在提取机构上；5)碳纤维纱管尽量以均匀的速度转动，实现包芯纱的编织。
步骤3、用PU薄膜完全包覆步骤2制备的压电纱线，得到PU包裹的压电纱线；防止在固化过程中，环氧树脂浸入到压电纱线中，使其失去压电信号，PU起到保护压电纱线的作用；
优选地，步骤3中，包覆是将PU薄膜平放，把压电纱线放在PU薄膜的一端，通过卷绕的方式将压电纱线包覆于PU薄膜中。
优选地，步骤3中，PU薄膜的制备方法是：以PU溶液作为纺丝液，利用静电纺膜设备制备PU纤维膜；接收装置为绕轴转动的接收辊；
PU溶液是以聚氨酯和N,N-二甲基甲酰胺为原料配置的溶液，具体制备方法是：在室温下，取PU颗粒溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，再在密封条件下，于50～60℃温度下磁力搅拌6～8h，加热完毕，取出静置冷却至室温，得到浓度为12～15wt％的PU溶液。
优选地，步骤3中，利用静电纺膜设备制备PU薄膜的具体方法是：将PU溶液移至注射器中，喷丝针头为锉平的平针头，孔径为1mm，调整静电纺丝参数如下：注射泵注射速度1.0～1.2mL/h，接收距离15～17cm，纺丝电压12～15kV，接收辊转速300～350rpm，通过控制纺丝时间来调控纤维膜的厚度，成膜后在100～120℃的烘箱中烘干处理10～12h。
步骤4、将步骤3制备的PU包裹的压电纱线与碳纤维进行三向正交织造，得到以碳纤维为经纱、碳纤维和PU包裹的压电纱线作为纬纱的机织物；
优选地，步骤4中，三向正交织造的织物参数是：经纱和纬纱均选择3～12K碳纤维，线密度为200～800tex；Z向纱选择3～6K碳纤维，线密度为200～400tex；经密为5～7根/cm，纬密为3～5根/cm，Z向密度为5～7根/cm；PU包裹的压电纱线作为纬纱，织造1cm使用一根。本实施例中，经纱和纬纱均选择12K碳纤维，线密度为800tex；Z向纱选择6K碳纤维，线密度为400tex；经密为5根/cm，纬密为4根/cm，Z向密度为5根/cm；PU包裹的压电纱线作为纬纱，织造1cm使用一根。
步骤5、将步骤4制备的机织物浸渍于环氧树脂基体中，然后将浸渍有环氧树脂的机织物通过真空辅助树脂转移模塑(VARTM)技术进行固化，得到压电纱线增强树脂基复合材料。
优选地，步骤5中，环氧树脂基体是以质量比为100:85的环氧树脂和固化剂为原料制备而成。
优选地，步骤5中，固化温度为90～135℃，固化时间为9～10h；具体是先在90℃固化2h，然后升温至110℃固化1h，再升温至135℃固化6h。
测试方法：将复合材料在万能试验机上进行三点弯曲测试，用Keithley进行压电测试，再建立力学性能与压电性能的响应关系。
实施例1
(1)以碳纤维作为芯层、以PVDF溶液作为纺丝液，利用静电纺丝平行电极法制备碳纤维为芯层、PVDF纤维网为皮层的压电包芯纱；
在室温下，取2g PVDF粉末溶解于12.6g的N,N-二甲基甲酰胺和5.4g的丙酮溶剂中，再在密封条件下，于55℃温度下磁力搅拌6h，加热完毕，取出静置冷却至室温，得到浓度为10wt％的PVDF溶液；
将装有PVDF溶液的注射器固定于静电纺丝设备的注射泵中，纺丝液的流速为0.4ml/h，纺丝电压为5KV，纺丝距离为8cm，双针头距离为10cm，卷绕辊的转速为0.1mm/s，喇叭口的转速为400rpm，纺丝环境温度为20±2℃，相对湿度为60±5％；烘干温度为60℃，烘干时间为2h；
(2)将步骤1制备的压电包芯纱利用二维编织机进行二维编织，使其外侧包覆碳纤维，得到外层为碳纤维、中间层为PVDF纤维网、芯层为碳纤维的压电纱线；
(3)用PU薄膜将步骤2制备的压电纱线完全包覆，得到PU包裹的压电纱线；
以PU溶液作为纺丝液，利用静电纺膜设备制备PU纤维膜；将PU溶液取一定量移至容量为10mL的注射器中，其喷丝针头为特制经过锉平的平针头，孔径为1mm，调整静电纺丝参数如下：注射泵注射速度1.0mL/h，接收距离15cm，纺丝电压15kV，接收辊转速300rpm，通过控制纺丝时间来调控纤维膜的厚度；将PU薄膜在100℃的烘箱中，烘干处理10h；
在室温下，取15g PU颗粒溶解于85g的N,N-二甲基甲酰胺中，再在密封条件下，于55℃温度下磁力搅拌6h，加热完毕，取出静置冷却至室温，得到浓度为15wt％的PU溶液；
(4)将步骤3制备的PU包裹的压电纱线与碳纤维进行三向正交织造，得到以碳纤维为主体、PU包裹的压电纱线作为纬纱的机织物；
三向正交织造的织物参数是：经纬纱选择12K碳纤维，其线密度800tex；Z向纱选择6K碳纤维，其线密度为400tex；经密为5根/cm，纬密为4根/cm，Z向密度为5根/cm；PU包裹的压电纱线作为纬纱，织造1cm使用一根；
(5)将步骤4制备的机织物浸渍于环氧树脂基体中，然后将浸渍有环氧树脂的机织物通过真空辅助树脂转移模塑技术进行固化，先在90℃固化2h，然后升温至110℃固化1h，再升温至135℃固化6h，得到压电纱线增强树脂基复合材料。
由图1可以看出，PVDF均匀且紧密的包覆在碳纤维上，表面光滑。由图2可以看出，碳纤维与PVDF紧密结合，界面良好。
由图3可以看出，在复合材料服役过程中，压电会产生不同程度的波动。当压电波动较大时，意味着复合材料发生了分层、纤维断裂、基体开裂等情况，从而可以通过压电性能反应复合材料的力学性能，达到复合材料健康监测的目的。
实施例2
(1)以碳纤维作为芯层、以PVDF溶液作为纺丝液，利用静电纺丝平行电极法制备碳纤维为芯层、PVDF纤维网为皮层的压电包芯纱；
在室温下，取2g PVDF粉末溶解于12.6g的N,N-二甲基甲酰胺和5.4g的丙酮溶剂中，再在密封条件下，于55℃温度下磁力搅拌6h，加热完毕，取出静置冷却至室温，得到浓度为10wt％的PVDF溶液；
将装有PVDF溶液的注射器固定于静电纺丝设备的注射泵中，纺丝液的流速为0.4ml/h，纺丝电压为5KV，纺丝距离为8cm，双针头距离为10cm，卷绕辊的转速为0.1mm/s，喇叭口的转速为400rpm，纺丝环境温度为20±2℃，相对湿度为60±5％；烘干温度为60℃，烘干时间为2h；
(2)将步骤1制备的压电包芯纱利用二维编织机进行二维编织，使其外侧包覆碳纤维，得到外层为碳纤维、中间层为PVDF纤维网、芯层为碳纤维的压电纱线；
(3)制备的PU薄膜将步骤2制备的压电纱线完全包覆，得到PU包裹的压电纱线；
以PU溶液作为纺丝液，利用静电纺膜设备制备PU纤维膜；将PU溶液取一定量移至容量为10mL的注射器中，其喷丝针头为特制经过锉平的平针头，孔径为1mm，调整静电纺丝参数如下：注射泵注射速度1.0mL/h，接收距离15cm，纺丝电压15kV，接收辊转速300rpm，通过控制纺丝时间来调控纤维膜的厚度；将PU薄膜在100℃的烘箱中，烘干处理10h；
在室温下，取14g PU颗粒溶解于85g的N,N-二甲基甲酰胺中，再在密封条件下，于55℃温度下磁力搅拌6h，加热完毕，取出静置冷却至室温，得到浓度为14wt％的PU溶液；
(4)将步骤3制备的PU包裹的压电纱线与碳纤维进行三向正交织造，得到以碳纤维为主体、PU包裹的压电纱线作为纬纱的机织物；
三向正交织造的织物参数是：经纬纱选择12K碳纤维，其线密度800tex；Z向纱选择6K碳纤维，其线密度为400tex；经密为5根/cm，纬密为4根/cm，Z向密度为5根/cm；PU包裹的压电纱线作为纬纱，织造1cm使用一根；
(5)将步骤4制备的机织物浸渍于环氧树脂基体中，然后将浸渍有环氧树脂的机织物通过真空辅助树脂转移模塑技术进行固化，先在90℃固化2h，然后升温至110℃固化1h，再升温至135℃固化6h，得到压电纱线增强树脂基复合材料。
实施例3
(1)以碳纤维作为芯层、以PVDF溶液作为纺丝液，利用静电纺丝平行电极法制备碳纤维为芯层、PVDF纤维网为皮层的压电包芯纱；
在室温下，取2.5g PVDF粉末溶解于12.6g的N,N-二甲基甲酰胺和5.4g的丙酮溶剂中，再在密封条件下，于55℃温度下磁力搅拌6h，加热完毕，取出静置冷却至室温，得到浓度为12.5wt％的PVDF溶液；
将装有PVDF溶液的注射器固定于静电纺丝设备的注射泵中，纺丝液的流速为0.4ml/h，纺丝电压为5KV，纺丝距离为8cm，双针头距离为10cm，卷绕辊的转速为0.1mm/s，喇叭口的转速为300rpm，纺丝环境温度为20±2℃，相对湿度为60±5％；烘干温度为60℃，烘干时间为2h；
(2)将步骤1制备的压电包芯纱利用二维编织机进行二维编织，使其外侧包覆碳纤维，得到外层为碳纤维、中间层为PVDF纤维网、芯层为碳纤维的压电纱线；
(3)制备的PU薄膜将步骤2制备的压电纱线完全包覆，得到PU包裹的压电纱线；
以PU溶液作为纺丝液，利用静电纺膜设备制备PU纤维膜；将PU溶液取一定量移至容量为10mL的注射器中，其喷丝针头为特制经过锉平的平针头，孔径为1mm，调整静电纺丝参数如下：注射泵注射速度1.0mL/h，接收距离15cm，纺丝电压15kV，接收辊转速300rpm，通过控制纺丝时间来调控纤维膜的厚度；将PU薄膜在100℃的烘箱中，烘干处理10h；
在室温下，取15g PU颗粒溶解于85g的N,N-二甲基甲酰胺中，再在密封条件下，于55℃温度下磁力搅拌6h，加热完毕，取出静置冷却至室温，得到浓度为15wt％的PU溶液；
(4)将步骤3制备的PU包裹的压电纱线与碳纤维进行三向正交织造，得到以碳纤维为主体、PU包裹的压电纱线作为纬纱的机织物；
三向正交织造的织物参数是：经纬纱选择12K碳纤维，其线密度800tex；Z向纱选择6K碳纤维，其线密度为400tex；经密为5根/cm，纬密为4根/cm，Z向密度为5根/cm；PU包裹的压电纱线作为纬纱，织造1cm使用一根；
(5)将步骤4制备的机织物浸渍于环氧树脂基体中，然后将浸渍有环氧树脂的机织物通过真空辅助树脂转移模塑技术进行固化，先在90℃固化2h，然后升温至110℃固化1h，再升温至135℃固化6h，得到压电纱线增强树脂基复合材料。
本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (10)

1.一种压电纱线增强树脂基复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1、以碳纤维作为芯层、以压电聚合物溶液作为纺丝液，利用静电纺丝平行电极法将压电聚合物纺制在碳纤维的外层，制备芯层为碳纤维、皮层为压电聚合物纤维网的压电包芯纱；
步骤2、以步骤1制备的压电包芯纱作为芯纱、以碳纤维作为编织纱进行二维编织，得到外层为碳纤维、中间层为压电聚合物纤维网、芯层为碳纤维的压电纱线；
步骤3、用PU薄膜包覆步骤2制备的压电纱线，得到PU包裹的压电纱线；
步骤4、将步骤3制备的PU包裹的压电纱线与碳纤维进行三向正交织造，得到以碳纤维为经纱、碳纤维和PU包裹的压电纱线作为纬纱的机织物；
步骤5、将步骤4制备的机织物浸渍于环氧树脂基体中，然后将浸渍有环氧树脂的机织物通过真空辅助树脂转移模塑技术进行固化，得到压电纱线增强树脂基复合材料。
2.根据权利要求1所述的压电纱线增强树脂基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述压电聚合物为PVDF、PAN或PA11。
3.根据权利要求1所述的压电纱线增强树脂基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1中，静电纺丝平行电极法具体是：将装有压电聚合物溶液的注射器固定于静电纺丝设备的注射泵中，调节静电纺丝参数，将喷丝头分别接电源正负极，溶液在电场力的作用下在喷丝头的泰勒锥顶点被加速，在足够大的电场力作用下，克服表面张力喷射细流，使细流在喇叭口处形成纤维网；同时碳纤维通过喇叭口后，通过卷绕辊的牵引，使压电聚合物纤维通过旋转的喇叭口均匀地包覆在碳纤维上，并收集在卷绕辊上，得到碳纤维为芯层、压电聚合物纤维网为皮层的压电包芯纱，并在烘箱中烘干；
静电纺丝参数为：纺丝液流速为0.4～0.6ml/h，纺丝电压为4.5～5kV，纺丝距离为8～10cm，双针头距离为10～12cm，卷绕辊转速为0.1～0.3mm/s，喇叭口转速为400～450rpm，纺丝环境温度为20±2℃，纺丝环境相对湿度为60±5％；烘干温度为60～100℃，烘干时间为2～4h。
4.根据权利要求1所述的压电纱线增强树脂基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2中，二维编织的具体操作为：1)根据纱线结构确定所用纱锭的数目；2)按照选择的纱锭数目，缠绕相应数目的碳纤维纱管；3)将碳纤维纱管放置在携纱器上；4)压电包芯纱通过张力装置获得一定张力后，沿最终成型纱的轴向喂入，经过轨道盘中心，与编织纱一起通过成纱器，固定在提取机构上；5)碳纤维纱管匀速转动，实现二维编织包芯纱的编织。
5.根据权利要求1所述的压电纱线增强树脂基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3中，包覆是将PU薄膜平放，把压电纱线放在PU薄膜的一端，通过卷绕的方式将压电纱线包覆于PU薄膜中。
6.根据权利要求1所述的压电纱线增强树脂基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3中，PU薄膜的制备方法是：以PU溶液作为纺丝液，利用静电纺膜设备制备PU纤维膜；接收装置为绕轴转动的接收辊；
PU溶液的具体制备方法是：在室温下，取PU颗粒溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，再在密封条件下，于50～60℃温度下磁力搅拌6～8h，加热完毕，取出静置冷却至室温，得到浓度为12～15wt％的PU溶液。
7.根据权利要求6所述的压电纱线增强树脂基复合材料的制备方法，其特征在于，利用静电纺膜设备制备PU薄膜的具体方法是：将PU溶液移至注射器中，喷丝针头为锉平的平针头，孔径为1mm，调整静电纺丝参数如下：注射泵注射速度1.0～1.2mL/h，接收距离15～17cm，纺丝电压12～15kV，接收辊转速300～350rpm，通过控制纺丝时间来调控纤维膜的厚度，成膜后在100～120℃的烘箱中烘干处理10～12h。
8.根据权利要求1所述的压电纱线增强树脂基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤4中，三向正交织造的织物参数是：经纱和纬纱均选择3～12K碳纤维，线密度为200～800tex；Z向纱选择3～6K碳纤维，线密度为200～400tex；经密为5～7根/cm，纬密为3～5根/cm，Z向密度为5～7根/cm；PU包裹的压电纱线作为纬纱，织造1cm使用一根。
9.根据权利要求1所述的压电纱线增强树脂基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤5中，环氧树脂基体是以质量比为100:85的环氧树脂和固化剂为原料制备而成。
10.根据权利要求1所述的压电纱线增强树脂基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤5中，固化温度为90～135℃，固化时间为9～10h。
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