【炭黑產(chǎn)業(yè)網(wǎng)】12月21日消息，哈佛大學(xué)工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院(SEAS)近期取得重大突破，其研究團(tuán)隊(duì)在力學(xué)與材料教授索志剛的帶領(lǐng)下，開發(fā)出了一種新型橡膠材料。這種材料通過(guò)獨(dú)特的“多尺度方法”，顯著提高了橡膠在重復(fù)使用過(guò)程中的抗載荷和抗裂紋能力，有望革新輪胎和其他橡膠制品的性能和壽命。
哈佛大學(xué)的最新研究成果顯示，橡膠制品通常包含炭黑和二氧化硅等剛性顆粒，這些被用作增強(qiáng)材料，廣泛應(yīng)用于輪胎、膠管和減震器等產(chǎn)品。盡管這些顆粒能增加橡膠的剛度，但并未能有效提升材料在循環(huán)拉伸時(shí)的抗撕裂性，即疲勞閾值。研究表明，自20世紀(jì)50年代起，顆粒增強(qiáng)橡膠的疲勞閾值并未有顯著改進(jìn)。
據(jù)了解，哈佛大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)此前已通過(guò)延長(zhǎng)聚合物鏈和增強(qiáng)纏結(jié)密度，成功提升橡膠的疲勞閾值。在最新的研究中，團(tuán)隊(duì)在高度纏結(jié)的橡膠分子中融入了二氧化硅顆粒。這一創(chuàng)新假設(shè)旨在通過(guò)補(bǔ)強(qiáng)顆粒增加剛度，同時(shí)不影響疲勞閾值。然而，實(shí)驗(yàn)結(jié)果出人意料地顯示，顆粒的添加不僅提高了剛度，更將疲勞閾值提升了十倍。
該團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)方法包括在一塊橡膠材料上切割裂縫，隨后進(jìn)行數(shù)萬(wàn)次拉伸測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，裂縫并未擴(kuò)大，展示了材料的卓越性能。Jason Steck，論文的第一作者，對(duì)這一發(fā)現(xiàn)表示驚訝，認(rèn)為這對(duì)橡膠行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
Junsoo Kim解釋稱，新材料通過(guò)在聚合物鏈和顆粒兩個(gè)不同尺度上分散裂紋周圍的應(yīng)力，有效阻止了裂紋的生長(zhǎng)。而Yakov Kutsovsky補(bǔ)充說(shuō)，這種多尺度應(yīng)力分散方法為實(shí)現(xiàn)高性能彈性體材料提供了關(guān)鍵的新視角。
這項(xiàng)研究不僅對(duì)輪胎和工業(yè)橡膠制品行業(yè)意義重大，也對(duì)新興應(yīng)用領(lǐng)域如可穿戴設(shè)備等展開了新的可能性，為減少聚合物污染和建造高性能軟機(jī)器開辟了新道路。
