Екипът на Университета на Тенеси разработва нов метод за разглеждане и прогнозиране на дефекти в каучука

Ноксвил, Тенеси – Нов метод за осигуряване на последователност и качество в производството на каучук, разработен от изследователски екип от Университета на Тенеси, Ноксвил и Ийстман, вероятно ще покаже въздействие в реалния свят върху устойчивостта на материалите и издръжливостта на продукти като автомобили гуми.

Тъй като потребителите в САЩ и по света все повече се стимулират към електрически превозни средства и се отдалечават от зависимостта от изкопаеми горива, настоящите потребители на EV разкриха неочакван проблем с поддръжката. Поради комбинацията от по-голямо тегло и по-висок въртящ момент, електромобилите оказват по-голям натиск върху стандартните гуми, което ги кара да се разграждат с 30% по-бързо от гумите на превозни средства с вътрешно горене.

Професор Фред Н. Пийбълс от UT и председател на IAMM за върхови постижения Даякар Пенумаду, заедно със студента по електроинженерство Джун-Ченг Чин, постдокторант Стивън Йънг и трима учени от Eastman, наскоро публикуваха изследване, насочено към разрешаване на едно от най-честите предизвикателства при производството на каучук: идентифициране на недостатъци в материала.

Каучукът съдържа добавки като цинков оксид и сяра, които работят за подобряване на здравината, еластичността и други благоприятни характеристики. Когато съставките не са разпределени равномерно в каучуков продукт, като например автомобилна гума, материалът ще съдържа дефекти, които причиняват преждевременно разграждане на продукта.

„Ако компоненти като сярата не се разпръснат добре, това генерира локализирани твърди петна“, каза Пенумаду. „Това твърдо вещество привлича много механични и термични напрежения, което кара материала да се разгради преждевременно.“

Дори дефект с ширината на човешки косъм може да намали продължителността на живота на голям каучуков компонент като автомобилна гума.

„Това води до безопасност и икономически въздействия“, каза Пенумаду.

Идентифицирането и изучаването на такива недостатъци - област, известна като механика на счупване - е от решаващо значение за разбирането на това как материалът ще работи. И все пак откриването на такива недостатъци, преди да създадат проблеми, е проблем, който отдавна тормози каучуковата промишленост.

„Настоящият подход в индустрията е да се изреже малка проба от каучук, след което да се наблюдава под оптичен микроскоп“, каза Пенумаду. „Това не само е досадно и разрушително, но е и ненадеждно. Изисква се да познаете предварително къде в непрозрачна проба трябва да проверите за несъответствия.

В допълнение, оптичните микроскопи не могат да направят разлика между гумените компоненти - например, сярата и цинковият оксид се появяват като бели петна.

Екипът на Penumadu е преодолял този проблем чрез преминаване от оптичен анализ към рентгенова компютърна томография. Рентгеновите лъчи, които преминават през пробата, се разпръскват и абсорбират по различен начин в зависимост от материалите, върху които попадат. След това компютър реконструира цифров 3D модел на вътрешността на гумата.

„Това е много важен момент“, каза Пенумаду. „XCT ни позволява да видим вътрешността на материала неинвазивно и всъщност можем да видим разпределението на всеки компонент.“

Прилагането на този нов метод увеличава способността на каучуковата промишленост да вижда и предвижда недостатъците и в крайна сметка ще доведе до по-постоянно качество и по-дълготрайни каучукови продукти.

През октомври екипът получи наградата за отлични публикации за 2021 г. от Journal of Rubber Chemistry and Technology за техния новаторски документ „Количествен анализ на дисперсията на сяра в формули на еластомерни гуми чрез използване на рентгенова компютърна томография с висока разделителна способност“, в който се обсъждат новият XCT метод и резултатите от техните изследвания.

#гумени части、#гумен продукт、#гумено уплътнение、#гумено уплътнение、#гумен маншон、#персонализирана гумена част、 #автомобилни гумени части、#гумена смес、#гумена втулка#Силиконови гумени части、#Силиконови части по поръчка、#гумен маркуч