افزایش مقاومت لاستیک وسایل نقلیه به طور شش برابر با استفاده از نانوذرات

[ad_1]
در این متن به بررسی تأثیر ذرات سفت و سخت در لاستیک‌های کامپوزیتی پرداخته شده است. محققان در موسسه آموزش عالی هاروارد با استفاده از پلیمر پلی (اتیل آکریلات) (PEA) و نانوذرات سیلیس آزمایشاتی انجام دادند. آنها متوجه شدند که ذرات سفت و سخت می‌توانند استرس را در لاستیک کاهش دهند و آستانه خستگی را به شش برابر افزایش دهند. همچنین آنها حجم ذرات را نیز افزایش دادند و متوجه شدند که با افزایش تماس بین ذرات، ساختار پلیمری مقاومت بیشتری در برابر خستگی خواهد داشت. این نتایج می‌توانند در طراحی لاستیک‌های سفت و مقاوم در برابر خستگی برای استفاده در صنایع مختلف مانند وسایل نقلیه و اتوماسیون مفید باشند.

به گزارش دیجیاتور، محققان نشان داده‌اند که ذرات سفت و سخت در اطراف زنجیره‌های پلیمری طولانی می‌توانند استرس را در لاستیک از بین ببرند و آستانه خستگی را شش برابر افزایش دهند. این راهبرد برای طراحی لاستیک‌های سفت و مقاوم در برابر خستگی مناسب بوده و می‌توان از آن در بخش‌هایی نظیر لاستیک وسایل نقلیه یا اتوماسیون استفاده کرد.

یک لاستیک پر شده با ذرات، کامپوزیتی است که در آن ماتریس زنجیرهای پلیمری الاستیک توسط ذرات سفت و سخت مانند کربن سیاه یا سیلیس سفت شده و در کنار هم قرار گرفته است. ماده پرکننده می‌تواند مدول الاستیک لاستیک را از نظر اندازه چندین برابر افزایش دهد و مواد کامپوزیتی را برای کاربردهایی مانند لاستیک بسیار مفید می‌کند. با این حال، این کار آستانه خستگی را به میزان قابل توجهی افزایش نمی‌دهد.

در لاستیک‌هایی که به روش‌های رایج تقویت شده، ذرات سفت و سخت به شدت به زنجیرهای پلیمری پیوند نمی‌خورند. محققان در موسسه آموزش عالی هاروارد در مورد تأثیر تغییر این امر با استفاده از پلیمر پلی (اتیل آکریلات) (PEA) پر شده با نانوذرات سیلیس مطالعه کردند. هنگامی که نانوذرات با گروه‌های تری‌متیل سیلیل، که به زنجیره‌های پلیمری پیوند نمی‌خورد، عامل‌دار شد، مقاومت خستگی همانند پلیمر تقویت نشده بود. با این حال، گروه‌های ۳- (تری‌متیل سیلیل) پروپیل متاکریلات بین نانوذرات سیلیس و زنجیره‌های پلیمری پیوندهای قوی تشکیل می‌دهند. بنابراین این کار اجازه می‌دهد تا انرژی در یک ساختار انعطاف‌پذیر ذخیره شود. این تغییر بیش از دو برابر مقاومت در برابر خستگی را افزایش می‌دهد.

محققان سپس حجم ذرات موجود در کامپوزیت را از ۱۵ ٪ به ۴۵ ٪ افزایش دادند. با این کار ذرات بیشتر به هم نزدیک شده و کامپوزیت با کارایی بالاتری می‌تواند فشار را تحمل کند. در این شرایط اگر یک زنجیره پلیمری بین دو ذره آسیب ببیند، می‌توان فشار وارد شدن را از طریق ذرات دیگر جذب کرد بدون این ساختار پلیمر دچار آسیب شود. این اثر تجمعی باعث افزایش آستانه خستگی به شش برابر می‌شود.

[ad_2]
ذرات سفت و سخت در لاستیک می‌توانند استرس را در لاستیک از بین ببرند و آستانه خستگی را شش برابر افزایش دهند. استفاده از این راهبرد در طراحی لاستیک‌های سفت و مقاوم در برابر خستگی، بخصوص در بخش‌هایی مانند لاستیک وسایل نقلیه و اتوماسیون، مناسب است. یک لاستیک پر شده با ذرات سفت و سخت، موادی کامپوزیتی است که به منظور تقویت مدول الاستیک لاستیک استفاده می‌شود. در این مواد کامپوزیتی، ماتریس زنجیره‌های پلیمری الاستیک توسط ذرات سفت و سخت، مانند کربن سیاه یا سیلیس سفت، پیوند می‌خورند. تغییر در پیوند ذرات سفت و سخت به زنجیره‌های پلیمری، تاثیر قابل توجهی در مقاومت خستگی لاستیک دارد. در مطالعه انجام شده توسط محققان، اثر تغییر پیوند ذرات سیلیس با زنجیره‌های پلیمری PEA مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با تشکیل پیوندهای قوی بین ذرات سیلیس و زنجیره‌های پلیمری، مقاومت خستگی لاستیک به طور قابل ملاحظه‌ای افزایش می‌یابد. افزایش حجم ذرات موجود در کامپوزیت لاستیک باعث کاهش فشار وارد شده به ساختار پلیمری می‌شود و در نتیجه آستانه خستگی لاستیک به شش برابر افزایش می‌یابد.