Les fibres de polyéthylène à poids moléculaire ultra élevé (UHMWPE), également connues sous le nom de fibres de polyéthylène à ultra haut module (UHMPE) ou de fibres de polyéthylène à chaîne étendue (ECPE), sont les fibres à haut module à haute résistance de troisième génération qui ont émergé au début des années 1990. Son poids moléculaire relatif varie de 1 million à 6 millions et sa forme moléculaire est une structure à chaîne étendue linéaire. Son orientation est proche de 100 %, et sa résistance est aujourd'hui la plus élevée parmi les fibres, avec de bonnes propriétés mécaniques. Comparaison des performances avec d'autres fibres. Les fibres UHMWPE ont également d'excellentes propriétés telles que la résistance au rayonnement ultraviolet, à la corrosion chimique, une absorption d'énergie spécifique élevée, une faible constante diélectrique, une transmission élevée des ondes électromagnétiques, un faible coefficient de frottement et une résistance exceptionnelle aux chocs et aux coupures. Par conséquent, la fibre UHMWPE est un matériau idéal pour fabriquer des combinaisons pare-balles souples, des gilets pare-balles, des casques pare-balles légers, des couvertures de radar, des blindages pare-balles pour les transporteurs de fonds, des blindages pare-balles pour hélicoptères, des câbles pour navires et navires océaniques, des conteneurs légers à haute pression, des structures aérospatiales. composants, cages résistantes aux vents et aux vagues en haute mer, filets de pêche, bateaux de course, voiliers, traîneaux à ski, etc. En raison de l'excellente performance et de l'énorme potentiel d'application des fibres UHMWPE, les fibres UHMWPE et leurs matériaux composites ont reçu une large attention tant au niveau national qu'au niveau national. à l’international ces dernières années.
Les performances de compression axiale des matériaux composites renforcés de fibres UHMWPE sont relativement faibles et même après traitement, la résistance à la compression axiale des matériaux composites sK66/époxy n'est que de 54,4 MPa (sK66 est le nom commercial de la fibre UHMWPE). Lorsque l'échantillon est comprimé à 70 % de la charge ultime, une déformation plastique commence à se produire et augmente progressivement, conduisant à une rupture par cisaillement jusqu'à ce que l'échantillon se brise, mais ne continue pas à s'ouvrir. Le principal mécanisme de rupture en compression de ces matériaux est l’instabilité des fibres UHMWPE sous compression et le détachement de l’interface de flexion. De plus, les performances de flexion des matériaux composites renforcés de fibres UHMWPE sont également très faibles. Par exemple, la résistance à la flexion la plus élevée du matériau composite SK66/époxy traité n'est que de 150 MPa, soit environ 1/7 de la résistance à la traction. Lorsque la capacité portante de la pièce comprimée dépasse la résistance à la compression des fibres SK66 sous moment de flexion, les fibres deviennent instables, entraînant un délaminage ; La partie tendue est délaminée du fait du détachement des fibres et de la résine. Défaillance couche par couche, aboutissant finalement à une rupture par flexion ductile. Le délaminage par flexion est le principal mécanisme de rupture par flexion de ce type de matériau. Xian Xingjuan et d'autres ont étudié plus en détail la ténacité à la rupture et la propagation des fissures des matériaux composites renforcés de fibres UHMWPE. Ils ont adopté une méthode de chargement en flexion en trois points, avec une encoche unilatérale sur l'échantillon, et le rapport entre la longueur de l'encoche (a) et la largeur de l'échantillon (w) était de 0,3. La déformation et la propagation des fissures de fracture ont été observées et photographiées au télémicroscope. Des expériences ont montré que la matrice LDPE a une ténacité plus élevée que la matrice époxy et peut donc absorber plus d'énergie. Lorsque la charge de flexion de la matrice LDPE atteint la valeur critique, la pointe de la fissure devient passive et les fibres se détachent et blanchissent près de la zone de cisaillement de la fissure. Si une résine renforcée de fibres UHMWPE unidirectionnelle est utilisée, des fissures apparaîtront perpendiculairement à la direction de l'entaille dans l'échantillon ; En utilisant un tissu orthogonal en fibre UHMWPE en forme de I pour améliorer la résine, une passivation peut se produire au sommet de l'encoche dans l'échantillon et la déformation plastique accumulée peut provoquer des microfissures, devenant des points de concentration de contraintes et conduisant à une défaillance plastique.