Волокна з поліетилену надвисокої молекулярної маси (UHMWPE), також відомі як поліетиленові волокна з надвисоким модулем (UHMPE) або поліетиленові волокна з подовженим ланцюгом (ECPE), є високомодульними волокнами високої міцності третього покоління, які з’явилися на початку 1990-х років. Його відносна молекулярна маса коливається від 1 мільйона до 6 мільйонів, а його молекулярна форма являє собою лінійну структуру розширеного ланцюга. Його орієнтація близька до 100%, а його міцність є найвищою серед волокон на сьогодні, з хорошими механічними властивостями. Порівняння продуктивності з іншими волокнами. Волокна UHMWPE також мають чудові властивості, такі як стійкість до ультрафіолетового випромінювання, хімічної корозії, високе питоме поглинання енергії, низька діелектрична проникність, висока пропускна здатність електромагнітних хвиль, низький коефіцієнт тертя, а також видатна стійкість до ударів і різання. Таким чином, UHMWPE волокно є ідеальним матеріалом для виготовлення м’яких куленепробивних костюмів, ножозахисних жилетів, легких куленепробивних шоломів, чохлів для радарів, куленепробивної броні для носіїв готівки, куленепробивної броні для вертольотів, кабелів кораблів і океанських суден, легких контейнерів високого тиску, аерокосмічних конструкцій. компоненти, клітки, стійкі до глибоководного вітру та хвиль, рибальські мережі, гоночні човни, вітрильні човни, лижні сани тощо. Завдяки чудовим характеристикам і величезному потенціалу застосування волокна UHMWPE, волокна UHMWPE та їх композитні матеріали привернули широку увагу як усередині країни, так і на міжнародному рівні в останні роки.
Ефективність осьового стиску композитних матеріалів, армованих волокном UHMWPE, відносно низька, і навіть після обробки міцність осьового стиску композитних матеріалів sK66/епоксидної смоли становить лише 54,4 МПа (sK66 — торгова назва волокна UHMWPE). Коли зразок стискається до 70% від граничного навантаження, починає відбуватися пластична деформація, яка поступово збільшується, що призводить до руйнування при зсуві, доки зразок не руйнується, але не продовжує розкриватися. Основним механізмом компресійного руйнування таких матеріалів є нестабільність волокон СВМПЕ при стисненні та відрив межі згину. Крім того, ефективність вигину композитних матеріалів, армованих волокном UHMWPE, також дуже низька. Наприклад, найвища міцність на вигин обробленого SK66/епоксидного композитного матеріалу становить лише 150 МПа, що становить приблизно 1/7 міцності на розрив. Коли несуча здатність стиснутої частини перевищує міцність на стиск волокон SK66 під дією згинального моменту, волокна стають нестабільними, що призводить до розшарування; Розтягнута частина розшаровується за рахунок відриву волокон і смоли. Пошкодження шар за шаром, що в кінцевому підсумку призводить до руйнування пластичного вигину. Розшарування при вигині є основним механізмом руйнування при вигині цього типу матеріалу. Xian Xingjuan та інші далі досліджували в’язкість до руйнування та поширення тріщин композитних матеріалів, армованих волокнами UHMWPE. Вони прийняли метод триточкового навантаження на вигин з односторонньою виїмкою на зразку, а відношення довжини виїмки (a) до ширини зразка (w) становило 0,3. Деформацію та поширення тріщин зламу спостерігали та фотографували за допомогою телеоб’єктивного мікроскопа. Експерименти показали, що матриця LDPE має вищу в’язкість до руйнування, ніж епоксидна матриця, і тому може поглинати більше енергії. Коли навантаження на вигин матриці LDPE досягає критичного значення, вершина тріщини стає пасивною, а волокна відриваються і стають білими поблизу зони зсуву тріщини. Якщо використовується односпрямована смола, армована волокном UHMWPE, тріщини з’являться перпендикулярно напрямку виїмки в зразку; Використовуючи I-подібне волокно UHMWPE ортогонального тканого полотна для посилення смоли, пасивація може відбутися у верхній частині надрізу в зразку, а накопичена пластична деформація може спричинити мікротріщини, стаючи точками концентрації напруги та призводячи до руйнування пластику.