【炭黑產業網】2月23日消息，哈佛大學約翰-保爾森工程與應用科學學院(SEAS)的科學家們近期在橡膠增強技術上取得了重要突破。他們開發了一種全新的多尺度方法，顯著提高了顆粒增強橡膠的疲勞閾值，使這種材料在承受高負荷的同時，也能在反復使用中有效抵御裂紋的增長。這一創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生的環境污染方面發揮積極作用。
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用。為了增強橡膠的剛度和耐久性，通常會加入碳黑和二氧化硅等硬質顆粒。然而，這些顆粒在循環拉伸時往往難以抵抗裂紋的增長，導致橡膠制品在使用過程中容易出現疲勞斷裂。這一問題長期以來一直是橡膠工業面臨的挑戰之一。
據炭黑產業網了解，SEAS的研究人員采用了一種名為多尺度方法的新技術來解決這一難題。他們在高度糾纏的橡膠中加入了硅二氧化顆粒，并通過精心設計的實驗驗證了顆粒的加入確實可以顯著提高橡膠的疲勞閾值。這一發現打破了研究人員最初的預期，他們原本認為顆粒的加入只會增加橡膠的硬度，而對疲勞閾值沒有顯著影響。
這種多尺度方法的關鍵在于將不斷變化的應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散，從而顯著延長了橡膠制品的使用壽命。實驗結果顯示，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。
該研究團隊表示，這種多尺度方法具有廣泛的應用前景。除了輪胎和工業橡膠制品等大批量應用領域外，還可以應用于可穿戴設備等新興領域。此外，該方法還有望為改善橡膠制品的性能和減少環境污染提供新的思路和解決方案。同時，它也充分展示了多尺度材料設計在制造更高性能的彈性材料和軟機器方面的重要價值。
