Aarhus Universitet: Science and Technology

Forskning kortlægger supermateriales styrke og svagheder

Del

Forskere fra Aarhus Universitet og University of Cambridge har som de første målt på og opstillet guidelines for boltsamlinger for afløseren af kevlar, det ultrastærke plastikmateriale med det mundrette navn ultra-high-molecular-weight polyethylene.

Ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) er et super-plastmateriale kommercielt kendt som Dyneema eller Spectra. Materialet er allerede er ved at overtage fra kevlar i bl.a. skudsikre veste, som her på Simon Skovsgård, ph.d. ved Institut for Ingeniørvidenskab, Aarhus Universitet. Foto: Lars Kruse, AU Foto.
Ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) er et super-plastmateriale kommercielt kendt som Dyneema eller Spectra. Materialet er allerede er ved at overtage fra kevlar i bl.a. skudsikre veste, som her på Simon Skovsgård, ph.d. ved Institut for Ingeniørvidenskab, Aarhus Universitet. Foto: Lars Kruse, AU Foto.

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

Ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) er et super-plastmateriale kommercielt kendt som Dyneema eller Spectra. Materialet er allerede er ved at overtage fra kevlar i bl.a. skudsikre veste, som her på Simon Skovsgård, ph.d. ved Institut for Ingeniørvidenskab, Aarhus Universitet. Foto: Lars Kruse, AU Foto.
Ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) er et super-plastmateriale kommercielt kendt som Dyneema eller Spectra. Materialet er allerede er ved at overtage fra kevlar i bl.a. skudsikre veste, som her på Simon Skovsgård, ph.d. ved Institut for Ingeniørvidenskab, Aarhus Universitet. Foto: Lars Kruse, AU Foto.
Download
Optisk billede af et Dyneema testemne. I den pågældende test blev Dyneema-pladen deformeret  i meget høj grad i et forsøg på at bryde fibrene. Det lykkedes ikke at bryde fibrene på grund af UHMWPE fibrenes utrolige styrke. Foto: Simon Skovsgård.
Optisk billede af et Dyneema testemne. I den pågældende test blev Dyneema-pladen deformeret i meget høj grad i et forsøg på at bryde fibrene. Det lykkedes ikke at bryde fibrene på grund af UHMWPE fibrenes utrolige styrke. Foto: Simon Skovsgård.
Download

Links

Information om Aarhus Universitet: Science and Technology

Aarhus Universitet: Science and Technology
Aarhus Universitet: Science and Technology



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: Science and Technology

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: Science and Technology

Kom til debat om fremtidens økologiforskning29.1.2020 07:00:00 CETPressemeddelelse

Fødevarebehovet stiger på grund af den voksende befolkning på globalt plan, hvilket sætter verdens begrænsede ressourcer under pres. Det kræver nytænkning og ny viden at udvikle bæredygtige fødevaresystemerne i det krydsfelt, og her spiller forskning i økologiske systemer en nøglerolle. Den 17. marts sætter ICROFS med et debatarrangement på Christiansborg fokus på, hvordan økologiforskning kan bidrage til den grønne omstilling.

I vores nyhedsrum kan du læse alle vores pressemeddelelser, tilgå materiale i form af billeder og dokumenter samt finde vores kontaktoplysninger.

Besøg vores nyhedsrum