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蓋世汽車訊 汽車輪胎由橡膠、塑料聚合物和各種其他材料混合制成。據(jù)外媒報(bào)道，杜克大學(xué)（Duke University）的研究人員團(tuán)隊(duì)找到一種方法，可以將橡膠材料的韌性提高一個(gè)數(shù)量級(jí)，而不影響其他性能。
（圖片來源：杜克大學(xué)）
研究人員探討在一組柔性聚合物材料（被稱為彈性體）中發(fā)生的分子反應(yīng)。這些彈性體存在于各種日常用品中，例如橡膠輪胎、醫(yī)用手套中使用的丁腈橡膠，或軟性隱形眼鏡中的有機(jī)硅膠，能夠承受反復(fù)的拉伸和壓縮，然后再恢復(fù)至原來的形狀。但是，這些材料并非堅(jiān)不可摧，當(dāng)壓力足夠大時(shí)就會(huì)出現(xiàn)破裂。
通常情況下，為了提高彈性體的耐用性，大多數(shù)方法需要平衡各種性能，比如犧牲彈性以增加韌性。然而，新研究表明，并不總是需要妥協(xié)。關(guān)鍵在于材料中嵌入的弱鍵，反而有助于提升強(qiáng)度。
防止微塑料污染
彈性體看起來像一團(tuán)松散纏繞的線或繩索，其中長聚合物分子鏈通過交聯(lián)共價(jià)鍵連接在一起。就保持材料形狀而言，交聯(lián)至關(guān)重要。當(dāng)施加力時(shí)分子鏈會(huì)拉長，釋放時(shí)則恢復(fù)原狀。
在這項(xiàng)研究中，該團(tuán)隊(duì)在一些聚合物鏈（經(jīng)設(shè)計(jì)在應(yīng)變下會(huì)斷裂）之間引入弱交聯(lián)。研究人員利用聚丙烯酸酯（一種用于生產(chǎn)軟管的聚合物）制成兩種相同的彈性體。然后，在其中一種材料中，通過添加一種在壓力下會(huì)斷裂的分子，用弱五倍的交聯(lián)取代這些交聯(lián)。
研究人員對(duì)實(shí)驗(yàn)的預(yù)期是“因連接處更易斷裂，材料更容易被撕裂”。然而，結(jié)果恰恰相反。Craig表示：“有趣的是，實(shí)際上整個(gè)網(wǎng)狀體系更強(qiáng)大了，而不是變?nèi)趿恕！?/p>
在機(jī)械測(cè)試過程中，研究人員將每種材料的薄片置于一臺(tái)機(jī)器上，以測(cè)量撕裂樣品所需的力。事實(shí)證明，比起通過較強(qiáng)鍵交聯(lián)的材料，使用較弱交聯(lián)構(gòu)建的材料具有相當(dāng)?shù)膭偠群蛷椥裕毫央y度要高9倍。
之前研究顯示，全球每年由輪胎產(chǎn)生的灰塵和碎片約達(dá)600萬噸。這些顆粒在海洋中發(fā)現(xiàn)的微塑料中占10%，在空氣顆粒物質(zhì)中約占3-7%。Craig表示：“這只是因?yàn)檩喬サ奶ッ婺p了?！?/p>
研究人員表示，要設(shè)計(jì)出更堅(jiān)固的輪胎用合成橡膠，還有很長的路要走。然而，該團(tuán)隊(duì)已為這種方法申請(qǐng)了專利，并希望繼續(xù)其工作。
