【炭黑產業網】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，對這一發現表示驚訝，認為這對橡膠行業的可持續發展具有重要意義。
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橡膠制品行業意義重大，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。
