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
Klimabekymringer ser ikke ud til at påvirke vores mentale helbred11.7.2025 10:30:44 CEST | Pressemeddelelse
Helt modsat hvad tidligere studier har fundet frem til, viser ny forskning fra Aarhus Universitet, at unge voksnes klimabekymringer ikke ser ud til at føre til et dårligere mentalt helbred.
Han kæmper for at bringe forskning ud i virkeligheden: Aarhus-professor modtager international hæder11.7.2025 06:00:00 CEST | Pressemeddelelse
Peter Gorm Larsen har bygget broer mellem forskning og industri i fire årtier. Nu bliver han hædret som æresdoktor for sit banebrydende arbejde med digitale tvillinger og internationalt forskningssamarbejde.
Flere vil uddanne sig til ingeniør på Aarhus Universitet5.7.2025 16:27:39 CEST | Pressemeddelelse
Ingeniøruddannelserne oplever en stigning i antallet af kvote-1-ansøgere på seks procent. På de akademiske landbrugsuddannelser er der både fremgang og tilbagegang.
Positiv dyrevelfærd: AU-forsker er med til at sætte retningen på nyt forskningsområde4.7.2025 09:35:22 CEST | Pressemeddelelse
Tidligere i år udgav en række førende forskere fra hele verden en banebrydende artikel, der definerer begrebet positiv dyrevelfærd. En af forskerne er professor ved Institut for Husdyr- og Veterinærvidenskab, Margit Bak Jensen.
Dine gener afslører om angstmedicin virker på dig eller ej1.7.2025 07:00:00 CEST | Pressemeddelelse
Næsten halvdelen af alle patienter med angst eller depression oplever ingen virkning af den medicin, de først får udskrevet. Ny forskning viser, at vores gener kan forudsige, hvilke præparater der virker.
I vores nyhedsrum kan du læse alle vores pressemeddelelser, tilgå materiale i form af billeder og dokumenter samt finde vores kontaktoplysninger.
Besøg vores nyhedsrum