超级材料的长处和短处-柔软，轻巧但坚固，足以阻止子弹

时间：2021-08-29 10:52:03 来源：

这是UHMWPE测试对象的光学图像。在所讨论的测试中，极板变形很大，以试图破坏UHMWPE纤维。纤维由于其难以置信的强度而未能断裂。

奥尔胡斯大学和剑桥大学的科学家率先使用即将到来的Kevlar替代品来测量和设定螺栓连接的准则：凯夫拉尔是一种超强的材料，俗称“超高分子量聚乙烯”。

想象一下一种柔软而柔软的材料，它极轻，但又足以阻挡子弹。这接近于超高分子量聚乙烯（UHMWPE）的描述，超高分子量聚乙烯（UHMWPE）是一种商业上称为迪尼玛（Dyneema）或光谱（Spectra）的超塑性材料，其已经例如从对位芳族聚酰胺纤维材料凯夫拉尔（Kevlar）手中接管。防弹夹克。

除防弹衣外，在许多其他应用中也非常需要这种超级材料，因此研究人员现在已经建立了指导方针和失效图，以用于在钢螺栓接头中使用该材料。该研究团队由奥尔胡斯大学工程系的工程学博士学位和理学硕士SimonSkovsgård以及剑桥大学的Norman Fleck教授领导。

结果刚刚发表在国际固体和结构杂志上。

例如，超高分子量聚乙烯已经从对位芳族聚酰胺纤维材料凯夫拉尔（Kevlar）手中接管。 SimonSkovsgård博士在这里穿着的防弹外套。

“我们进行的测试表明，该材料在接缝处开始变形，但纤维并未断裂。与突然流行的其他流行复合材料（例如碳纤维复合材料）相比，这很有趣。在这里，尽管我们可以撕开材料，但实际上很难将纤维折断。” SimonSkovsgård说。

UHMWPE由极长的聚乙烯（PE）链组成。这些长链增强了物质的分子间相互作用，并使材料能够有效地将应力负载转移到聚合物骨架上。

这意味着与许多其他热塑性塑料相比，UHMWPE纤维具有令人难以置信的高拉伸强度，这也意味着该材料在纤维方向上比钢强得多。高强度钢的抗拉强度约为。 900 MPa，但要使UHMWPE中的纤维断裂，则需要大约3000 MPa。

“ UHMWPE纤维板是这些超强纤维的集合。几乎不可能伸展和折断纤维，但是如果扭曲或剪切材料，则纤维很柔软。这种结合使材料易于吸收能量。” SimonSkovsgård说。

新的研究结果对于UHMWPE的商业应用是个好消息，UHMWPE已在航运业中越来越多地用于集装箱，绳索和网，以及用于车辆和人员的装甲以及纺织工业。到目前为止，还没有将这种材料与其他材料结合使用的经验。

参考：S. P. H. Skovsgaard，H。M. Jensen和N. A. Fleck的“由超高分子量聚乙烯纤维制成的层压板的螺栓连接内的载荷传递”，国际固体与结构杂志，2019年8月16日。
10.1016 / j.ijsolstr.2019.08.014

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