【炭黑產(chǎn)業(yè)網(wǎng)】2月23日消息，哈佛大學(xué)約翰-保爾森工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院(SEAS)的科學(xué)家們近期在橡膠增強(qiáng)技術(shù)上取得了重要突破。他們開發(fā)了一種全新的多尺度方法，顯著提高了顆粒增強(qiáng)橡膠的疲勞閾值，使這種材料在承受高負(fù)荷的同時(shí)，也能在反復(fù)使用中有效抵御裂紋的增長。這一創(chuàng)新不僅有望延長輪胎等橡膠制品的使用壽命，還能在減少橡膠顆粒使用過程中產(chǎn)生的環(huán)境污染方面發(fā)揮積極作用。

橡膠作為一種柔軟且富有彈性的材料，在輪胎、軟管和阻尼器等制品中廣泛應(yīng)用。為了增強(qiáng)橡膠的剛度和耐久性，通常會(huì)加入碳黑和二氧化硅等硬質(zhì)顆粒。然而，這些顆粒在循環(huán)拉伸時(shí)往往難以抵抗裂紋的增長，導(dǎo)致橡膠制品在使用過程中容易出現(xiàn)疲勞斷裂。這一問題長期以來一直是橡膠工業(yè)面臨的挑戰(zhàn)之一。

據(jù)炭黑產(chǎn)業(yè)網(wǎng)了解，SEAS的研究人員采用了一種名為多尺度方法的新技術(shù)來解決這一難題。他們?cè)诟叨燃m纏的橡膠中加入了硅二氧化顆粒，并通過精心設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了顆粒的加入確實(shí)可以顯著提高橡膠的疲勞閾值。這一發(fā)現(xiàn)打破了研究人員最初的預(yù)期，他們?cè)菊J(rèn)為顆粒的加入只會(huì)增加橡膠的硬度，而對(duì)疲勞閾值沒有顯著影響。

這種多尺度方法的關(guān)鍵在于將不斷變化的應(yīng)力分散到聚合物鏈和顆粒尺度上。通過這種組合，研究人員成功地阻止了材料中裂縫的擴(kuò)散，從而顯著延長了橡膠制品的使用壽命。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，添加顆粒后的橡膠疲勞閾值提高了十倍，這一成果令研究人員大為驚喜。

該研究團(tuán)隊(duì)表示，這種多尺度方法具有廣泛的應(yīng)用前景。除了輪胎和工業(yè)橡膠制品等大批量應(yīng)用領(lǐng)域外，還可以應(yīng)用于可穿戴設(shè)備等新興領(lǐng)域。此外，該方法還有望為改善橡膠制品的性能和減少環(huán)境污染提供新的思路和解決方案。同時(shí)，它也充分展示了多尺度材料設(shè)計(jì)在制造更高性能的彈性材料和軟機(jī)器方面的重要價(jià)值。