Las fibras de polietileno de peso molecular ultraalto (UHMWPE), también conocidas como fibras de polietileno de módulo ultraalto (UHMPE) o fibras de polietileno de cadena extendida (ECPE), son fibras de alto módulo, alta resistencia y de tercera generación que surgieron a principios de la década de 1990. Su peso molecular relativo oscila entre 1 millón y 6 millones y su forma molecular es una estructura de cadena extendida lineal. Su orientación es cercana al 100% y su resistencia es la más alta entre las fibras actuales, con buenas propiedades mecánicas. Comparación de rendimiento con otras fibras. Las fibras UHMWPE también tienen excelentes propiedades como resistencia a la radiación ultravioleta, corrosión química, alta absorción de energía específica, baja constante dieléctrica, alta transmitancia de ondas electromagnéticas, bajo coeficiente de fricción y excelente resistencia al impacto y al corte. Por lo tanto, la fibra UHMWPE es un material ideal para fabricar trajes antibalas blandos, chalecos antipuñaladas, cascos antibalas livianos, cubiertas de radar, armaduras antibalas para portadores de dinero en efectivo, armaduras antibalas para helicópteros, cables para barcos y embarcaciones oceánicas, contenedores livianos de alta presión, estructuras aeroespaciales. componentes, jaulas resistentes al viento y a las olas de aguas profundas, redes de pesca, barcos de carreras, veleros, trineos de esquí, etc. Debido al excelente rendimiento y al enorme potencial de aplicación de las fibras UHMWPE, las fibras UHMWPE y sus materiales compuestos han recibido una amplia atención tanto a nivel nacional como internacional. a nivel internacional en los últimos años.
El rendimiento de compresión axial de los materiales compuestos reforzados con fibra de UHMWPE es relativamente bajo, e incluso después del tratamiento, la resistencia a la compresión axial de los materiales compuestos sK66/epóxido es de sólo 54,4 MPa (sK66 es el nombre comercial de la fibra de UHMWPE). Cuando la muestra se comprime al 70% de la carga última, comienza a ocurrir deformación plástica y aumenta gradualmente, lo que lleva a una falla por corte hasta que la muestra falla, pero no continúa abriéndose. El principal mecanismo de falla por compresión de dichos materiales es la inestabilidad de las fibras de UHMWPE bajo compresión y el desprendimiento de la interfaz de flexión. Además, el rendimiento a la flexión de los materiales compuestos reforzados con fibra de UHMWPE también es muy bajo. Por ejemplo, la resistencia a la flexión más alta del material compuesto SK66/epóxido tratado es de sólo 150 MPa, que es aproximadamente 1/7 de la resistencia a la tracción. Cuando la capacidad de carga de la parte comprimida excede la resistencia a la compresión de las fibras SK66 bajo el momento de flexión, las fibras se vuelven inestables, lo que lleva a la delaminación; La parte tensada se deslamina debido al desprendimiento de fibras y resina. Falla capa por capa, lo que finalmente resulta en una falla por flexión dúctil. La delaminación por flexión es el principal mecanismo de falla por flexión de este tipo de material. Xian Xingjuan y otros estudiaron más a fondo la tenacidad a la fractura y la propagación de grietas de materiales compuestos reforzados con fibra de UHMWPE. Adoptaron un método de carga por flexión de tres puntos, con una muesca de un solo lado en la muestra, y la relación entre la longitud de la muesca (a) y el ancho de la muestra (w) fue de 0,3. La deformación y propagación de las grietas de fractura se observaron y fotografiaron utilizando un microscopio teleobjetivo. Los experimentos han demostrado que la matriz de LDPE tiene mayor tenacidad a la fractura que la matriz epoxi y, por lo tanto, puede absorber más energía. Cuando la carga de flexión de la matriz de LDPE alcanza el valor crítico, la punta de la grieta se vuelve pasiva y las fibras se desprenden y se vuelven blancas cerca del área de corte de la grieta. Si se utiliza resina unidireccional reforzada con fibra UHMWPE, aparecerán grietas perpendiculares a la dirección de la muesca en la muestra; Al utilizar un tejido ortogonal de fibra de UHMWPE en forma de I para mejorar la resina, puede ocurrir pasivación en la parte superior de la muesca en la muestra y la deformación plástica acumulada puede causar microfisuras, convirtiéndose en puntos de concentración de tensión y provocando fallas plásticas.