Forskning kortlægger supermateriales styrke og svagheder
Forestil dig et fløjlsblødt stof, som er ganske let, men samtidig stærkt nok til at kunne stoppe en kugle. Det er ca. beskrivelsen af ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE), et super-plastmateriale kommercielt kendt som Dyneema eller Spectra, der allerede er ved at overtage for para-aramid-fibermaterialet kevlar i bl.a. skudsikre veste og andet mandskabspanser.
Men der er god brug for supermaterialet til mange andre applikationer, og derfor har forskere nu opstillet guidelines og fejlmekanisme-diagrammer for stoffets anvendelse ved samlinger med stålbolte, anført af ph.d. og civilingeniør på Institut for Ingeniørvidenskab, Aarhus Universitet, Simon Skovsgård, og professor Norman Fleck ved University of Cambridge.
Resultaterne er netop publiceret i the International Journal of Solids and Structures.
”De tests vi lavede, viste, at materialet begyndte at deformere ved boltsamlingerne, men fibrene gik ikke i stykker. Det er interessant i forhold til andre populære kompositmaterialer, som eksempelvis kulfiber, der pludselig springer. Her kan vi godt trække materialet fra hinanden, men at bryde fibrene er virkelig svært,” siger Simon Skovsgård.
UHMWPE består af ekstremt lange kæder af det termoplastiske kunststof polyethylen (PE). Og det er netop de lange kæder, der styrker stoffets intermolekylære interaktioner og gør materialet i stand til at overføre stressbelastning effektivt til polymerskelettet.
Det betyder, at UHMWPE har en utrolig høj trækstyrke sammenlignet med mange andre termoplastiske kunststoffer, og det betyder også, at materialet er langt stærkere end stål i fiberretningen. Trækstyrken for højstyrkestål er ca. 900 MPa, men for at bryde fibrene i UHMWPE kræves omkring 3000 MPa.
”UHMWPE fiberplader er en samling af disse utroligt stærke fibre. Forsøger man at trække i fibrene, er det nærmest umuligt at trække fra hinanden, men vrider man i materialet, er det blødt. Den kombination gør det nemt for stoffet at optage energi,” siger Simon Skovsgård.
De nye forskningsresultater er godt nyt for den kommercielle brug af UHMWPE, som i stigende grad introduceres i bl.a. skibsindustrien, til containere, reb og net, og som panser for køretøjer og tekstilindustrien. Indtil nu har man nemlig ikke haft erfaring med brugen af stoffet i samlinger med andet materiale.
Nøgleord
Kontakter
Ph.d. Simon Skovsgård
Mail: sphs@eng.au.dk
Forskningsprofil:
https://pure.au.dk/portal/da/persons/id(849e1fa5-82c0-4637-84e8-98b97688306b).html
Billeder
Links
Information om Aarhus Universitet Technical Sciences
Institut for Ingeniørvidenskab, Aarhus Universitet
Institut for Ingeniørvidenskab blev etableret i 2011 og samler i dag Aarhus Universitets forskningsaktiviteter inden for det teknisk videnskabelige område: Biological and chemical engineering, Civil and architectural engineering, Electrical and computer engineering og Mechanical engineering, hvor der bliver undervist af forskere med basis i allernyeste viden for at bygge Danmarks nye elite ingeniørvidenskabelige miljø.
Som en del af en større strategisk satsning på det teknisk videnskabelige område åbnede Aarhus Universitet i 2019 tre nye 5-årige civilingeniøruddannelser. Endnu en uddannelse åbner i 2020. Målet er at uddanne ingeniører, som kan udvikle den højteknologi, der er nødvendig for at løse vores største globale udfordringer.
Følg pressemeddelelser fra Aarhus Universitet Technical Sciences
Skriv dig op her, og modtag pressemeddelelser på e-mail. Indtast din e-mail, klik på abonner, og følg instruktionerne i den udsendte e-mail.
Flere pressemeddelelser fra Aarhus Universitet Technical Sciences
Studie baner vejen for ny viden om mavetarmsygdomme17.4.2024 10:13:17 CEST | Pressemeddelelse
Overgangen fra spiserøret til mavesækken er et ret sårbart område set ud fra et medicinsk synspunkt, som ofte er forbundet med patologiske sygdomme, der kan føre til kræft. Et internationalt forskerhold har nu opnået ny viden om dette område, som kan bane vejen for nye forebyggelses- og behandlingsmuligheder.
Fremtidens industrirobotter skal i langt højere grad tænke selv16.4.2024 08:25:13 CEST | Pressemeddelelse
Et nyt forskningsprojekt skal ved hjælp af kunstig intelligens give robotter mulighed for at tilpasse sig uforudsete hændelser og nye scenarier i fremtidens automatiserede arbejdsopgaver.
Nu ved vi, hvornår Limfjorden naturligt har været åben ud til Nordsøen11.4.2024 05:30:00 CEST | Pressemeddelelse
Hvis ikke vi konstant gravede sand væk, ville Limfjorden være lukket ud mod Nordsøen. Men sådan har det ikke altid været. Ny forskning viser, hvornår i løbet af de sidste 10.000 år Limfjorden fra naturens side har været åben.
Nye klimavenlige ingredienser til fødevarer skal komme fra planter10.4.2024 13:00:00 CEST | Pressemeddelelse
Et nyt forskningsprojekt skal reducere klimaaftrykket af fødevareingredienser med mindst 33% ved at erstatte æg med plante-baserede ingredienser, som giver god tekstur og smag, der tiltaler forbrugerne og deres pengepung. Projektet er et samarbejde mellem to institutter ved Aarhus Universitet og Ingrediensvirksomhederne Palsgaard A/S og Nexus A/S. Innovationsfonden har investeret 23 mio. kr. i projektet.
Digitale tvillinger skal gøre fremstillingsindustrien mere robust over for uforudsete begivenheder27.3.2024 09:15:13 CET | Pressemeddelelse
Force majeure, ufred, blokerede handelsruter, pandemier. Uforudsete nedbrud i den globale forsyningskæde som følge af pludselige hændelser gør fremstillingsindustrien sårbar. Det skal et nyt internationalt forskningsprojekt nu forsøge at tackle.
I vores nyhedsrum kan du læse alle vores pressemeddelelser, tilgå materiale i form af billeder og dokumenter samt finde vores kontaktoplysninger.
Besøg vores nyhedsrum