Le polyéthylène à ultra haut poids moléculaire prend déjà le relais du matériau fibreux para-aramide, Kevlar, par ex. gilets pare-balles, que porte ici le PhD Simon Skovsgård. Crédit :Lars Kruse/AU Foto
Imaginez un velouté, matière douce et extrêmement légère, mais aussi assez fort pour arrêter une balle. Ceci est proche d'une description du polyéthylène à ultra haut poids moléculaire (UHMWPE), un matériau super-plastique connu commercialement sous le nom de Dyneema ou Spectra, qui prend déjà le relais de la matière fibreuse para-aramide, Kevlar, par ex. gilets pare-balles.
Le super matériau est également très nécessaire dans de nombreuses autres applications que les armures corporelles, et par conséquent, les chercheurs ont maintenant mis en place des directives et des cartes de défaillance pour l'utilisation du matériau dans les joints avec des boulons en acier. L'équipe de recherche est dirigée par Simon Skovsgård, doctorat et MSc en ingénierie au Département d'ingénierie, Université d'Aarhus, et le professeur Norman Fleck à l'Université de Cambridge.
Les résultats viennent d'être publiés dans le Journal international des solides et des structures .
« Les tests que nous avons effectués ont montré que le matériau commençait à se déformer au niveau des joints, mais les fibres n'étaient pas cassées. Ceci est intéressant par rapport à d'autres matériaux composites populaires, tels que les composites en fibre de carbone, qui claque soudainement. Ici, bien que nous puissions déchirer le matériau, c'est vraiment difficile de casser les fibres, " dit Simon Skovsgård.
UHMWPE se compose de chaînes extrêmement longues de polyéthylène (PE). Et ces longues chaînes renforcent les interactions intermoléculaires de la substance et permettent au matériau de transférer efficacement les charges de contrainte au squelette polymère.
Image optique d'un sujet de test Dyneema. Dans le test en question, la plaque Dyneema a été déformée à un degré très élevé pour tenter de casser les fibres. Les fibres ne se sont pas cassées en raison de l'incroyable résistance des fibres UHMWPE. Crédit :Simon Skovsgård.
Cela signifie que les fibres UHMWPE ont une résistance à la traction incroyablement élevée par rapport à de nombreux autres thermoplastiques, et cela signifie également que le matériau est beaucoup plus résistant que l'acier dans le sens des fibres. La résistance à la traction de l'acier à haute résistance est d'env. 900 MPa, mais afin de casser les fibres en UHMWPE, vous avez besoin d'environ 3000 MPa.
"Les plaques de fibres UHMWPE sont une collection de ces fibres incroyablement résistantes. Il est presque impossible d'étendre et de casser les fibres, mais si vous tordez ou cisaillez le matériau, c'est doux. Cette combinaison permet au matériau d'absorber facilement de l'énergie, " dit Simon Skovsgård.
Les nouveaux résultats de la recherche sont une bonne nouvelle pour l'utilisation commerciale de l'UHMWPE, qui est de plus en plus introduit dans l'industrie du transport maritime dans des conteneurs, cordes et filets, ainsi que des blindages pour les véhicules et le personnel et dans l'industrie textile. Jusque là, il n'y a eu aucune expérience avec l'utilisation du matériau combiné avec d'autres matériaux.
