哈佛發(fā)現(xiàn):延長橡膠鏈可提高膠料抗撕裂性能
據(jù)《European Rubber Journal》報(bào)道：近日，美國哈佛大學(xué)的研究人員的最新研究成果表明，含顆粒狀補(bǔ)強(qiáng)劑的膠料，可顯著提高其在反復(fù)拉伸過程中所承受的高載荷和抗裂紋擴(kuò)展的能力。由哈佛大學(xué)工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院（SEAS）力學(xué)與材料專業(yè)的鎖志剛（Zhigang Suo）教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，采用“多維度應(yīng)力分散法（multi-scale approach）”可令人驚訝地看到，大幅提高了輪胎等橡膠制品的性能、使用壽命和可持續(xù)性。
在哈佛研究團(tuán)隊(duì)采用的材料中，聚合物的分子鏈很長，而且呈高度纏繞狀態(tài)，而補(bǔ)強(qiáng)顆粒與聚合物分子鏈聚集在一起，呈共價(jià)結(jié)合狀態(tài)。以炭黑和白炭黑等剛性顆粒狀填料作為補(bǔ)強(qiáng)劑的膠料，通常用于輪胎、膠管和減震制品等一系列應(yīng)用之中。顆粒狀補(bǔ)強(qiáng)劑大大提高了膠料的剛度，但不能提高膠料在反復(fù)拉伸時(shí)的抗撕裂性能，即所謂的“耐疲勞閾值”。根據(jù)哈佛大學(xué)研究人員的說法，含粒狀補(bǔ)強(qiáng)劑的膠料，其耐疲勞閾值自20世紀(jì)50年代首次被測量以來，一直沒有太大的改善。哈佛大學(xué)的研究人員，采用延長聚合物分子的鏈長和緊密纏繞的程度，則會(huì)顯著提高膠料的耐疲勞閾值。
從該工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)的研究生、該論文的第一作者杰森·斯特克（Jason Steck）報(bào)道稱，實(shí)際的研究結(jié)果令人十分驚訝。沒想到的是，增加聚合物分子的鏈長與增加其緊密纏繞的程度之后，再添加顆粒補(bǔ)強(qiáng)劑膠料會(huì)大幅提升耐疲勞閾值；實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，這種膠料的耐疲勞閾值增加了10倍。”
