橡膠形變結晶分佈可視化,可望提升輪胎耐磨耗性與抗破壞性

 

刊登日期:2025/10/30
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住友橡膠工業與東北大學成功地實現奈米尺度之聚異戊二烯橡膠(Polyisoprene Rubber)內部形變結晶分佈的可視化。形變結晶被認為有助於橡膠的補強性能,但過去缺乏能直接觀察其空間分佈的技術。此次研究結合了兩項技術:一是在拉伸樣品時以透射電子顯微鏡(TEM)觀察;二是以奈米級電子束掃描獲取大量電子繞射圖樣,進而成功實現了可視化。未來可望將此技術應用於提升輪胎橡膠的耐磨耗性與抗破壞性。
 
天然橡膠是主要輪胎原料,相較於合成橡膠具有天然來源、低環境負荷,以及優異耐磨耗性、耐破壞性的特性。雖然已知天然橡膠在較大變形後會產生形變結晶化(Strain-induced Crystallisation),但結晶部分變硬,對裂紋擴展與斷裂影響甚大。而一般廣角X射線繞射法僅能獲得平均結晶化資訊,難以直接觀察橡膠內拉伸結晶化的位置。
 
此次研究以與天然橡膠化學結構相同的聚丁二烯(Polybutadiene)為對象,並結合兩項最先進的TEM技術,在奈米尺度上將形變結晶化發生的位置予以可視化。二氧化矽混合的聚異戊二烯橡膠含有二氧化矽顆粒的聚集體,觀察結果顯示,拉伸時聚集體沿拉伸方向排列,並沿該排列結構發生形變結晶化。
 
隨著電動車的普及,車輛重量不斷增加,以及從降低環境負荷等觀點而言,提高輪胎耐久性成為重要課題。住友橡膠工業表示,此項技術可望進一步提升輪胎安全性並降低環境負荷。

資料來源: https://www.srigroup.co.jp/newsrelease/2025/sri/2025_072.html
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