El polietileno de peso molecular ultra alto ya está reemplazando al material fibroso de para-aramida, Kevlar, en p. ej. chaquetas a prueba de balas, que lleva el doctor Simon Skovsgård aquí. Crédito:Lars Kruse / AU Foto
Imagina un aterciopelado material suave y extremadamente ligero, pero también lo suficientemente fuerte como para detener una bala. Esto se acerca a una descripción de polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE), un material superplástico conocido comercialmente como Dyneema o Spectra, que ya está reemplazando al material fibroso de para-aramida, Kevlar, en p. ej. chalecos antibalas.
También hay mucha necesidad del supermaterial en muchas otras aplicaciones además de las armaduras corporales, y, por lo tanto, los investigadores ahora han establecido pautas y mapas de fallas para el uso del material en uniones con pernos de acero. El equipo de investigación está dirigido por Simon Skovsgård, Doctor. y Maestría en Ingeniería en el Departamento de Ingeniería, Universidad de Aarhus, y el profesor Norman Fleck de la Universidad de Cambridge.
Los resultados acaban de publicarse en el Revista Internacional de Sólidos y Estructuras .
"Las pruebas que hicimos mostraron que el material comenzó a deformarse en las articulaciones, pero las fibras no estaban rotas. Esto es interesante en relación con otros materiales compuestos populares, como compuestos de fibra de carbono, que se rompe de repente. Aquí, aunque podamos rasgar el material, es realmente difícil romper las fibras, "dice Simon Skovsgård.
UHMWPE consta de cadenas extremadamente largas de polietileno (PE). Y estas largas cadenas fortalecen las interacciones intermoleculares de la sustancia y permiten que el material transfiera cargas de tensión de manera efectiva al esqueleto del polímero.
Imagen óptica de un sujeto de prueba de Dyneema. En la prueba en cuestión, la placa de Dyneema se deformó en un grado muy alto en un intento de romper las fibras. Las fibras no se rompieron debido a la increíble resistencia de las fibras de UHMWPE. Crédito:Simon Skovsgård.
Esto significa que las fibras de UHMWPE tienen una resistencia a la tracción increíblemente alta en comparación con muchos otros termoplásticos, y esto también significa que el material es mucho más fuerte que el acero en la dirección de la fibra. La resistencia a la tracción del acero de alta resistencia es de aprox. 900 MPa, pero para romper las fibras en UHMWPE, necesita aproximadamente 3000 MPa.
"Las placas de fibra de UHMWPE son una colección de estas fibras increíblemente fuertes. Es casi imposible extender y romper las fibras, pero si tuerce o corta el material, es suave. Esta combinación facilita que el material absorba energía, "dice Simon Skovsgård.
Los nuevos resultados de la investigación son una buena noticia para el uso comercial de UHMWPE, que se está introduciendo cada vez más en la industria del transporte marítimo en contenedores, cuerdas y redes, así como blindaje para vehículos y personal y en la industria textil. Hasta aquí, No ha habido experiencia en el uso del material combinado con otros materiales.
