日本住友理工成功開發了一項具有自我修復能力的新型橡膠材料,即使材料局部受損或產生裂痕,也能自行恢復結構完整性,使橡膠製品的耐久性提升至既有材料的2倍。此項研究成果來自住友理工與理化學研究所(RIKEN)的共同研究,結合理化學研究所開發的自我修復材料與住友理工長年累積的橡膠配方設計技術製作而成。住友理工預計首先應用於汽車防振橡膠產品,期於2030年代中期實現商業化之目標。一般自我修復材料通常需要透過加熱、加壓等外部能量才能完成修復,而理化學研究所開發的材料則可在常溫常壓環境下自行恢復受損結構,大幅提升實際應用的可行性。住友理工認為,若將此技術導入橡膠產品,將有助於提升耐久性與延長使用壽命,因此展開深入研究。
新開發的自我修復橡膠在分子結構中設計了特定的弱鍵結區域。當外部施加較大應力時,這些較弱的結合會優先斷裂,而非讓主要結構直接受損,藉此達到應力分散效果。在外力解除之後,斷裂的鍵結可重新結合並恢復原有結構,使微小損傷不易累積為裂紋或破壞,進而大幅延長材料與產品的使用壽命。目前住友理工的防振橡膠產品主要採用天然異戊二烯橡膠(Isoprene Rubber),而理化學研究所的自我修復材料則屬於合成異戊二烯橡膠體系,兩者分子結構存在差異。研究團隊透過住友理工擅長的配方設計與混煉技術,成功將2種材料有效結合,同時兼具天然橡膠的性能優勢與自我修復功能。測試結果顯示,新材料的耐久性相較於現有產品提升約2倍,進而驗證了技術可行性。
今後研究團隊將進一步解析耐久性提升的機制,並持續推動配方設計的最佳化,期在提升自我修復能力的同時兼具耐寒性、耐熱性及其他機械性能,以滿足不同應用環境需求。量產化方面,最大的挑戰在於規模擴大。住友理工表示,理化學研究所開發的自我修復材料原則上可比照一般合成橡膠進行生產,因此未來將尋求與具備量產能力的合成橡膠製造商合作,建立穩定供應體系。初期產品將於日本國內生產,並逐步推動導入至各生產據點。
雖然近年來汽車防振橡膠市場成長趨緩,但中長期而言,隨著電動車(EV)與混合動力車(HV)需求增加,車輛因電池搭載而重量提升,對防振元件的耐久性要求也將同步提高。此外,卡車、巴士等重載運輸領域亦具備廣大應用潛力。住友理工表示,過去3年已陸續開發多項與自我修復技術相關的衍生技術,未來除了車用防振橡膠之外,也將評估導入軟管、工業設備以及其他非汽車產業領域,進一步拓展自我修復橡膠的應用市場。