Le fibre di polietilene ad altissimo peso molecolare (UHMWPE), note anche come fibre di polietilene ad altissimo modulo (UHMPE) o fibre di polietilene a catena estesa (ECPE), sono le fibre ad alta resistenza di terza generazione emerse all'inizio degli anni '90. Il suo peso molecolare relativo varia da 1 milione a 6 milioni e la sua forma molecolare è una struttura a catena estesa lineare. Il suo orientamento è vicino al 100% e la sua resistenza è la più alta tra le fibre odierne, con buone proprietà meccaniche. Confronto delle prestazioni con altre fibre. Le fibre UHMWPE hanno anche eccellenti proprietà come resistenza alle radiazioni ultraviolette, corrosione chimica, elevato assorbimento di energia specifica, bassa costante dielettrica, elevata trasmittanza delle onde elettromagnetiche, basso coefficiente di attrito ed eccezionale resistenza agli urti e al taglio. Pertanto, la fibra UHMWPE è un materiale ideale per realizzare tute morbide antiproiettile, giubbotti antiproiettile, elmetti antiproiettile leggeri, coperture radar, armature antiproiettile per portacontainer, armature antiproiettile per elicotteri, cavi per navi e navi oceaniche, contenitori leggeri ad alta pressione, strutture aerospaziali componenti, gabbie resistenti al vento e alle onde di acque profonde, reti da pesca, barche da corsa, barche a vela, slitte da sci, ecc. Grazie alle eccellenti prestazioni e all'enorme potenziale applicativo delle fibre UHMWPE, le fibre UHMWPE e i loro materiali compositi hanno ricevuto un'ampia attenzione sia a livello nazionale che internazionale negli ultimi anni.
Le prestazioni di compressione assiale dei materiali compositi rinforzati con fibra UHMWPE sono relativamente basse e, anche dopo il trattamento, la resistenza alla compressione assiale dei materiali compositi sK66/epossidici è di soli 54,4 MPa (sK66 è il nome commerciale della fibra UHMWPE). Quando il campione viene compresso al 70% del carico massimo, inizia a verificarsi la deformazione plastica che aumenta gradualmente, portando alla rottura per taglio finché il campione non cede, ma non continua ad aprirsi. Il principale meccanismo di cedimento da compressione di tali materiali è l'instabilità delle fibre UHMWPE sotto compressione e il distacco dell'interfaccia di piegatura. Inoltre, anche le prestazioni di flessione dei materiali compositi rinforzati con fibra UHMWPE sono molto basse. Ad esempio, la massima resistenza alla flessione del materiale composito SK66/epossidico trattato è di soli 150 MPa, ovvero circa 1/7 della resistenza alla trazione. Quando la capacità di carico della parte compressa supera la resistenza alla compressione delle fibre SK66 sottoposte al momento flettente, le fibre diventano instabili, portando alla delaminazione; La parte tesa risulta delaminata a causa del distacco delle fibre e della resina. Rottura strato dopo strato, con conseguente rottura di flessione duttile. La delaminazione da flessione è il principale meccanismo di cedimento da flessione di questo tipo di materiale. Xian Xingjuan e altri hanno studiato ulteriormente la tenacità alla frattura e la propagazione delle cricche dei materiali compositi rinforzati con fibra UHMWPE. Hanno adottato un metodo di carico di flessione su tre punti, con una tacca su un solo lato sul campione, e il rapporto tra la lunghezza della tacca (a) e la larghezza del campione (w) era 0,3. La deformazione e la propagazione delle cricche di frattura sono state osservate e fotografate utilizzando un teleobiettivo. Gli esperimenti hanno dimostrato che la matrice LDPE ha una resistenza alla frattura maggiore rispetto alla matrice epossidica e quindi può assorbire più energia. Quando il carico di flessione della matrice LDPE raggiunge il valore critico, l'apice della fessura diventa passivo e le fibre si staccano e diventano bianche vicino all'area di taglio della fessura. Se viene utilizzata la resina rinforzata con fibra UHMWPE unidirezionale, le crepe appariranno perpendicolari alla direzione dell'intaglio nel campione; Utilizzando un tessuto ortogonale in fibra UHMWPE a forma di I per migliorare la resina, può verificarsi passivazione nella parte superiore della tacca nel campione e la deformazione plastica accumulata può causare microfessure, diventando punti di concentrazione delle sollecitazioni e portando al cedimento della plastica.