杜克大学开发更坚固的橡胶 可用于轮胎

盖世汽车讯 汽车轮胎由橡胶、塑料聚合物和各种其他材料混合制成。据外媒报道，杜克大学（Duke University）的研究人员团队找到一种方法，可以将橡胶材料的韧性提高一个数量级，而不影响其他性能。

（图片来源：杜克大学）

研究人员探讨在一组柔性聚合物材料（被称为弹性体）中发生的分子反应。这些弹性体存在于各种日常用品中，例如橡胶轮胎、医用手套中使用的丁腈橡胶，或软性隐形眼镜中的有机硅胶，能够承受反复的拉伸和压缩，然后再恢复至原来的形状。但是，这些材料并非坚不可摧，当压力足够大时就会出现破裂。

通常情况下，为了提高弹性体的耐用性，大多数方法需要平衡各种性能，比如牺牲弹性以增加韧性。然而，新研究表明，并不总是需要妥协。关键在于材料中嵌入的弱键，反而有助于提升强度。

防止微塑料污染

弹性体看起来像一团松散缠绕的线或绳索，其中长聚合物分子链通过交联共价键连接在一起。就保持材料形状而言，交联至关重要。当施加力时分子链会拉长，释放时则恢复原状。

在这项研究中，该团队在一些聚合物链（经设计在应变下会断裂）之间引入弱交联。研究人员利用聚丙烯酸酯（一种用于生产软管的聚合物）制成两种相同的弹性体。然后，在其中一种材料中，通过添加一种在压力下会断裂的分子，用弱五倍的交联取代这些交联。

研究人员对实验的预期是“因连接处更易断裂，材料更容易被撕裂”。然而，结果恰恰相反。Craig表示：“有趣的是，实际上整个网状体系更强大了，而不是变弱了。”

在机械测试过程中，研究人员将每种材料的薄片置于一台机器上，以测量撕裂样品所需的力。事实证明，比起通过较强键交联的材料，使用较弱交联构建的材料具有相当的刚度和弹性，但撕裂难度要高9倍。

之前研究显示，全球每年由轮胎产生的灰尘和碎片约达600万吨。这些颗粒在海洋中发现的微塑料中占10%，在空气颗粒物质中约占3-7%。Craig表示：“这只是因为轮胎的胎面磨损了。”

研究人员表示，要设计出更坚固的轮胎用合成橡胶，还有很长的路要走。然而，该团队已为这种方法申请了专利，并希望继续其工作。

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