介绍典型的研究案例讨论不同形式的碳纤维铺展丝（ carbon fibre spread tows， CFST）制成的复合材料的性能，主要包括单向UD、准各向同性（QI）以及使用热固性和热塑性树脂系统编织的复合材料。本文继续介绍碳纤维铺展织物对热塑性复合材料性能的影响。
图1显示了气流丝束展开装置，使用它将12k碳纤维丝束转换为碳纤维展开丝束CFST。在每个卷筒管上缠绕100 m长的CFST，并生产了多个CFST，随后将其用于专门设计用于将展开的丝束经纱插入织机的筒子架上（见图2）。与编织不同的是，展开装置用于插入展开的丝束纬纱。
图2 展丝后进行络筒
使用这两种装置（摊铺装置和织机），可以获得CFSTs的机织物。图3显示了展开丝束的编织过程，包括开口、引纬和输出编织的CFST片材。
图3 展丝后编织过程：a）经纱筒子架，b）开口前的经纱下降，c）开口后的经纱上升，以及d）生产的机织物。
为了研究生产的铺展丝束编织物，制造了CFST编织物并使用聚苯硫醚（PPS）薄膜作为热塑性基体来制造CFST层压板。另一种则选用传统CF丝束制成的层压板用于比较。使用的原材料是：东丽12k碳纤维（CF）丝束、TenCate PPS薄膜和传统CF/PPS 60/40 wt%预浸料（由TenCate制造）。
CF/PPS 60/40预浸料的编织图案为缎纹5:1。在传统的机织结构中，缎纹组织提供了最小的卷曲角度，而且机织结构中相邻丝束的最接近，因此是CFST织物的有用对比材料。
复合材料的密度ρc根据ASTM D792方法A，使用以下方程式（ASTM，2008）进行测量。
其中Wair是试样在空气中的重量，单位为克，Wliquid是试样在浸入液体中的重量，单位为克，ρliquid是浸入液体的密度（g/cm3）。
使用水润滑金刚石砂轮从面板上切下重量约为0.8 g的试样；每种材料至少测试三个样本。测量密度前，在100°C下干燥试样24小时。将经过处理的样本在空气中称重，然后在脱盐水烧杯中称重（完全浸没）。使用Mettler AE240分析天平（分辨率为1 mg）称量样本。
复合试样的纤维体积分数（Vf）和空隙率（VV）根据ASTM D 3171-09方法进行测定。分别使用T700-CF和PPS树脂的密度值1.8 g/cm3和1.35 g/cm3，以及以下关系计算纤维和树脂的重量分数Wf和Wm，以及相应的Vf和Vm：
式中，Wc、ρc、Wf、ρf和Wm、ρm分别为复合材料试样、纤维和基体的重量和密度。计算时假设复合材料中基体的密度与纯树脂（未增强）的密度相同。
用于密度测量的样本重新干燥，然后在微波溶解器中用50毫升硝酸溶解。最高温度设定为105℃，暴露时间设定为90分钟。大约需要15分钟才能达到最高温度。PPS被热浓硝酸充分溶解。冷却后，液体和纤维通过烧结玻璃过滤器过滤，然后用蒸馏水和丙酮洗涤几次，并在105°C下干燥过滤器。根据ASTM D 7264四点加载（见图4）测定弯曲性能（强度、模量和破坏应变）。
图4 四点加载试验
弯曲试验在23℃±2℃和50%±10%RH（相对湿度）的标准实验室条件下进行，试验速度为10mm/min，使用Instron 5500螺杆驱动试验架，通过20kN称重传感器监测载荷。使用ACT 100A线性可变位移传感器测量位移。在整个试验过程中，对荷载和位移进行监测，直至试验失效。模量计算的应变范围为0.001至0.003。 Instron Bluehill 材料测试软件用于控制试验机，并收集和分析试验数据。
表1列出了两种层压板的物理和机械性能。虽然层压板A较轻，但两种层压板的测量密度相似。理论上，根据两种层压板中的纤维含量，层压板A的密度应为1.590 g/cc，层压板B的密度应为1.632 g/cc。因此，两个层压板获得的较低密度值可能归因于孔隙度，而层压板B的孔隙度较高。
在表1中，层压板A和B获得的纤维体积分数（Vf）分别为48.1%（即55.3 wt%）和51.2%（即58.5 wt%）。然而，较薄的层压板A的纤维含量较低，其比强度（强度重量比）似乎优于纤维含量较高的层压板B。为了标准化两个层压板的机械性能，测定了两个层压板的比弯曲模量和比弯曲强度。
图5和6显示了两种层压板的光学横截面，显微照片可证明层压板空隙含量的测量差异。对于层压板B，空隙似乎位于丝束内，即纤维之间和纤维沿线的局部干燥区域（见图5B1、5B2和5b）。
图5 两种不同复合材料板微观结构图（80μm）
可以推断，在这些区域，纤维更紧密地结合在一起，空气空间不容易被粘胶树脂流穿透。相比之下，层压板A的纤维间距要大得多（见图5A1、5A2和5a），这使得PPS树脂更容易流动，纤维润湿性更好，从而降低空隙率。
图6 两种不同复合材料板微观结构图（200μm）
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