要點(diǎn)

    對(duì)于輪胎用橡膠材料，為了提高低燃耗性能，通常都要損失強(qiáng)度性能。日本研究人員此次利用橡膠材料，成功實(shí)現(xiàn)了能兼顧這兩種相反特性的雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)材料。

    由此開發(fā)出的創(chuàng)新型橡膠復(fù)合結(jié)構(gòu)，不僅可使橡膠材料的強(qiáng)度提高至重視低燃耗性的橡膠（基準(zhǔn)橡膠）的5倍左右，而且有利于提高輪胎燃效特性的材料屬性也可提高了15％。

    利用此次開發(fā)的橡膠復(fù)合結(jié)構(gòu)，可以使輪胎變得更薄更輕，能在輪胎的節(jié)約資源及提高燃效性能方面做出貢獻(xiàn)。

    目前正在試制并評(píng)估采用新橡膠材料的輪胎，計(jì)劃在2025年以前實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。

    ＜研究?jī)?nèi)容＞

    橡膠具備多種強(qiáng)度特性，如拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、耐磨損性等，通過抑制裂紋的產(chǎn)生及擴(kuò)大，應(yīng)該可以提高這些強(qiáng)度特性。本次研發(fā)項(xiàng)目以普利司通公司積累的橡膠材料相關(guān)技術(shù)和知識(shí)為基礎(chǔ)，在眾多領(lǐng)域的學(xué)術(shù)界的共同努力下，對(duì)裂紋擴(kuò)大現(xiàn)象實(shí)施了微觀和宏觀的實(shí)驗(yàn)解析及理論模擬，并對(duì)新材料的具體實(shí)現(xiàn)方式展開了先進(jìn)的研究，掌握了提高橡膠材料強(qiáng)度的機(jī)理，推進(jìn)了新材料的實(shí)現(xiàn)。

    此次的成果是利用雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是參加該項(xiàng)目的北海道大學(xué)龔劍萍教授作為實(shí)現(xiàn)堅(jiān)韌聚合物的方法而提出的一種理論，在凝膠材料等領(lǐng)域已經(jīng)證實(shí)具有顯著的增韌效果，但以前尚未應(yīng)用于橡膠材料。

    此次的項(xiàng)目通過將雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)用于橡膠材料，成功兼顧了有助于提高輪胎燃效特性的材料屬性和抑制裂紋擴(kuò)大的特性，而這兩種性質(zhì)利用以往的技術(shù)制造時(shí)呈此消彼長(zhǎng)的相反關(guān)系。與以往重視低燃耗性的橡膠（基準(zhǔn)橡膠）相比，把有助于提高輪胎燃效性能的材料屬性提高15％，同時(shí)將抑制裂紋擴(kuò)大的強(qiáng)度提高到原來的5倍左右，實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新型橡膠復(fù)合結(jié)構(gòu)。

    與2016年發(fā)布的橡膠復(fù)合結(jié)構(gòu)相比，新材料除了進(jìn)一步提高了強(qiáng)度外，還提高了有助于增強(qiáng)輪胎燃效性能的材料屬性，在將強(qiáng)度提高至3.5倍以上的同時(shí)，還把有助于增強(qiáng)輪胎燃效性能的材料屬性提高了10％，實(shí)現(xiàn)了本次項(xiàng)目的開發(fā)目標(biāo)。

圖1：橡膠的強(qiáng)度測(cè)量方法概念圖（1）

圖2：橡膠的強(qiáng)度測(cè)量方法概念圖（2）

圖3：采用雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的橡膠復(fù)合體的概念圖及制造流程

圖4：原子能顯微鏡相位圖（左：實(shí)施了控制，有網(wǎng)絡(luò)。右：未實(shí)施控制，無網(wǎng)絡(luò)）

圖5：本次項(xiàng)目開發(fā)的橡膠的強(qiáng)度和燃效特性的定位

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責(zé)任編輯：殷鵬飛

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