【炭黑產(chǎn)業(yè)網(wǎng)】12月21日消息，哈佛大學工程與應用科學學院(SEAS)近期取得重大突破，其研究團隊在力學與材料教授索志剛的帶領下，開發(fā)出了一種新型橡膠材料。這種材料通過獨特的“多尺度方法”，顯著提高了橡膠在重復使用過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，這些被用作增強材料，廣泛應用于輪胎、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)拉伸時的抗撕裂性，即疲勞閾值。研究表明，自20世紀50年代起，顆粒增強橡膠的疲勞閾值并未有顯著改進。
據(jù)了解，哈佛大學研究團隊此前已通過延長聚合物鏈和增強纏結密度，成功提升橡膠的疲勞閾值。在最新的研究中，團隊在高度纏結的橡膠分子中融入了二氧化硅顆粒。這一創(chuàng)新假設旨在通過補強顆粒增加剛度，同時不影響疲勞閾值。然而，實驗結果出人意料地顯示，顆粒的添加不僅提高了剛度，更將疲勞閾值提升了十倍。
該團隊的實驗方法包括在一塊橡膠材料上切割裂縫，隨后進行數(shù)萬次拉伸測試。測試結果表明，裂縫并未擴大，展示了材料的卓越性能。Jason Steck，論文的第一作者，對這一發(fā)現(xiàn)表示驚訝，認為這對橡膠行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
Junsoo Kim解釋稱，新材料通過在聚合物鏈和顆粒兩個不同尺度上分散裂紋周圍的應力，有效阻止了裂紋的生長。而Yakov Kutsovsky補充說，這種多尺度應力分散方法為實現(xiàn)高性能彈性體材料提供了關鍵的新視角。
這項研究不僅對輪胎和工業(yè)橡膠制品行業(yè)意義重大，也對新興應用領域如可穿戴設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器開辟了新道路。
