哈佛大学突破橡胶技术：多尺度方法大幅提升橡胶阻力
2月23日消息，哈佛大学约翰-保尔森工程与应用科学学院(SEAS)的科学家们近期在橡胶增强技术上取得了重要突破。他们开发了一种全新的多尺度方法，显著提高了颗粒增强橡胶的疲劳阈值，使这种材料在承受高负荷的同时，也能在反复使用中有效抵御裂纹的增长。这一创新不仅有望延长轮胎等橡胶制品的使用寿命，还能在减少橡胶颗粒使用过程中产生的环境污染方面发挥积极作用。橡胶作为一种柔软且富有弹性的材料，在轮胎、软管和阻尼器等制品中广泛应用。为了增强橡胶的刚度和耐久性，通常会加入碳黑和二氧化硅等硬质颗粒。然而，这些颗粒在循环拉伸时往往难以抵抗裂纹的增长，导致橡胶制品在使用过程中容易出现疲劳断裂。这一问题长期以来一直是橡胶工业面临的挑战之一。据炭黑产业网了解，SEAS的研究人员采用了一种名为多尺度方法的新技术来解决这一难题。他们在高度纠缠的橡胶中加入了硅二氧化颗粒，并通过精心设计的实验验证了颗粒的加入确实可以显著提高橡胶的疲劳阈值。这一发现打破了研究人员最初的预期，他们原本认为颗粒的加入只会增加橡胶的硬度，而对疲劳阈值没有显著影响。这种多尺度方法的关键在于将不断变化的应力分散到聚合物链和颗粒尺度上。通过这种组合，研究人员成功地阻止了材料中裂缝的扩散，从而显著延长了橡胶制品的使用寿命。实验结果显示，添加颗粒后的橡胶疲劳阈值提高了十倍，这一成果令研究人员大为惊喜。该研究团队表示，这种多尺度方法具有广泛的应用前景。除了轮胎和工业橡胶制品等大批量应用领域外，还可以应用于可穿戴设备等新兴领域。此外，该方法还有望为改善橡胶制品的性能和减少环境污染提供新的思路和解决方案。同时，它也充分展示了多尺度材料设计在制造更高性能的弹性材料和软机器方面的重要价值。
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