哈佛发现:延长橡胶链可提高胶料抗撕裂性能

据《European Rubber Journal》报道：近日，美国哈佛大学的研究人员的最新研究成果表明，含颗粒状补强剂的胶料，可显著提高其在反复拉伸过程中所承受的高载荷和抗裂纹扩展的能力。由哈佛大学工程与应用科学学院（SEAS）力学与材料专业的锁志刚（Zhigang Suo）教授领导的研究团队发现，采用“多维度应力分散法（multi-scale approach）”可令人惊讶地看到，大幅提高了轮胎等橡胶制品的性能、使用寿命和可持续性。

在哈佛研究团队采用的材料中，聚合物的分子链很长，而且呈高度缠绕状态，而补强颗粒与聚合物分子链聚集在一起，呈共价结合状态。以炭黑和白炭黑等刚性颗粒状填料作为补强剂的胶料，通常用于轮胎、胶管和减震制品等一系列应用之中。颗粒状补强剂大大提高了胶料的刚度，但不能提高胶料在反复拉伸时的抗撕裂性能，即所谓的“耐疲劳阈值”。根据哈佛大学研究人员的说法，含粒状补强剂的胶料，其耐疲劳阈值自20世纪50年代首次被测量以来，一直没有太大的改善。哈佛大学的研究人员，采用延长聚合物分子的链长和紧密缠绕的程度，则会显著提高胶料的耐疲劳阈值。

从该工程与应用科学学院毕业的研究生、该论文的第一作者杰森·斯特克（Jason Steck）报道称，实际的研究结果令人十分惊讶。没想到的是，增加聚合物分子的链长与增加其紧密缠绕的程度之后，再添加颗粒补强剂胶料会大幅提升耐疲劳阈值；实验结果证实，这种胶料的耐疲劳阈值增加了10倍。”