目前，采用的混杂纤维主要为高性能纤维，如碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶等。其中，碳纤维与玻璃纤维混杂体系制备的混杂复合材料适合制作高速舰艇，可提高其刚度和航速，减轻质量和节省燃料。
目前混杂复合材料大多是通过层内混杂、层间混杂、夹心结构及层内/层间混杂的层合复合材料，即层合结构混杂复合材料。然而，该结构类材料层与层之间只有低性能基体材料和纤维与基体间的界面作为承载主体，因此，层合复合材料在厚度方向上力学性能较差，具体表现为低的损伤容限和抗冲击性能。现在船舶朝大型化、高速化发展，其所用复合材料需要完成从非承力结构向主/次承力结构转变，在要求材料的强度和刚度外，同时要具备优良的冲击韧性、减震性、抗压能力及质轻节能的特点。层合混杂纤维复合材料厚度方向性能的不足在船舶工业实际应用中具有一定局限性。
三维纺织复合材料作为纤维增强复合材料的一种高级形式，由于其特有的结构形式和性能特征在复合材料领域占有重要地位。三向正交机织复合材料作为三维纺织复合材料中的一个典型，由于厚度方向纱线的捆绑作用，成型后复合材料整体性高，提高了材料的层间性能和损伤容限，同时由于平面内经纬纱线不参加交织，增加了预制件织造时的便捷性，可降低成本。
为使实验结果具有一定参考价值，如何通过混杂设计制备性能优良的复合材料是耐海水环境树脂基复合材料制备的关键。首先是选择混杂纤维，由于碳纤维与玻璃纤维强度高、模量大、耐腐蚀、密度低，采用这两种纤维制备的工程构件具有较高的轻量化价值，是海洋工程中常用的高性能纤维，本研究采用日本TORAY公司的T700S-12K碳纤维和陕西华特玻璃纤维材料集团有限公司生产的E玻璃纤维制备三向正交碳/玻璃纤维混杂环氧复合材料预制件。其次是混杂方式，研究发现将少量玻璃纤维层置于混杂复合材料顶层，材料的静态弯曲性能表现出正混杂效应，基于该结论本书采用“三明治”型的层间混杂，铺层方式为正交铺层，上、下层为相同少量玻璃纤维层，中间层为碳纤维，这种结构在提高层合混杂纤维复合材料弯曲性能的同时可使材料沿厚度方向的性能对称分布无“正反面”。对于三维复合材料制备，为实现层合与三向正交两种结构间的对比，经、纬纱排列顺序与层合复合材料的铺层方式相同。为分析纤维混杂与非混杂对复合材料静态弯曲性能的影响，还制备了三向正交碳纤维复合材料。最后，基体材料的选择。环氧树脂作为一种性能优异的树脂，常被用于船舶行业。因此，基体选用JC-02环氧树脂，并由JC-02A树脂（双酚二缩水甘油醚）、JC-02B固化剂（改性甲基四氢苯酐）及JC-02C促进剂（叔胺）三部分组成，其混合质量比为100:83:0.8。(www.xing528.com)
图3-1（a）为三向正交混杂纤维复合材料预制件微观几何结构模型，如图所示三向正交混杂纤维预制件由8层经纱和9层纬纱组成。Z向纱沿经向垂直贯穿经纬纱所在平面，并在织物表面上下迂回将经纬纱捆绑，形成稳定的三向正交织物结构。其中上下两层经纱为玻璃纤维，中间6层经纱为碳纤维；上下4层纬纱为玻璃纤维，中间5层纬纱为碳纤维，经纬纱在厚度方向上对称排列，且Z向纱为玻璃纤维。预制件织造完成后，置入模具，采用真空辅助树脂传递模塑工艺（VARTM）将配比好的环氧树脂注入模具，以90℃，2h—110℃，1h—135℃，6h的固化制度完成固化制备出三向正交碳/玻璃纤维混杂环氧复合材料（三向正交混杂复合材料），沿材料经向不同位置的截面图如图3-1（b）与图3-1（c）所示。
三向正交碳纤维环氧复合材料（三向正交碳纤维复合材料）预制件织造过程以及复合材料固化与三向正交混杂复合材料完全相同，因此三向正交碳纤维复合材料和三向正交混杂复合材料具有相同的微观几何结构，两种复合材料的区别在于三向正交碳纤维复合材料预制件只有碳纤维。对于层合碳/玻璃纤维混杂环氧复合材料（层合混杂复合材料），经纬纱排列顺序与三向正交混杂复合材料相同，也就是说将三向正交混杂复合材料微观几何结构中的Z向纱去除后剩余部分为层合混杂复合材料的微观几何结构。复合材料的制备过程中，通过控制纬纱密度使三种材料的纤维体积含量保持一致，依据称重法计算三向正交混杂复合材料、三向正交碳纤维复合材料与层合混杂复合材料的纤维体积分数为56.3%。
图3-1 三向正交混杂复合材料预制件几何结构图及沿经向不同位置的截面微观图
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