Teamet från University of Tennessee utvecklar en ny metod för att se och förutsäga brister i gummi

Knoxville, TN – En ny metod för att säkerställa konsistens och kvalitet i gummitillverkning, utvecklad av ett forskarlag från University of Tennessee, Knoxville och Eastman, kommer sannolikt att visa verkliga effekter på material hållbarhet och hållbarhet för produkter som bilar däck.

Eftersom konsumenter i USA och runt om i världen i allt högre grad uppmuntras till elfordon och bort från fossilbränsleberoende, har nuvarande EV-användare upptäckt ett oväntat underhållsproblem. På grund av kombinationen av högre vikt och högre vridmoment sätter elbilar mer tryck på standarddäck, vilket gör att de försämras 30 % snabbare än däck på förbränningsfordon.

UT:s Fred N. Peebles-professor och IAMM-ordförande för excellens Dayakar Penumadu, tillsammans med elteknikstudenten Jun-Cheng Chin, postdoktorn Stephen Young och tre Eastman-forskare, publicerade nyligen forskning som syftade till att lösa en av gummitillverkningens vanligaste utmaningar: att identifiera brister i materialet.

Gummi innehåller tillsatser som zinkoxid och svavel som arbetar för att förbättra styrka, elasticitet och andra gynnsamma egenskaper. När ingredienserna inte är jämnt fördelade i en gummiprodukt som ett bildäck, kommer materialet att innehålla skavanker som gör att produkten bryts ned i förtid.

"Om komponenter som svavel inte sprids bra, genererar det lokala hårda fläckar", säger Penumadu. "De där hårda sakerna drar till sig många mekaniska och termiska påfrestningar, vilket gör att materialet bryts ned i förtid."

Till och med en brist som är bred på ett människohår kan minska livslängden för en stor gummikomponent som ett bildäck.

"Det leder till säkerhet och ekonomiska konsekvenser," sa Penumadu.

Att identifiera och studera sådana brister - ett område som kallas sprickmekanik - är avgörande för att förstå hur materialet kommer att fungera. Men att hitta sådana brister innan de orsakar problem är en fråga som länge har plågat gummiindustrin.

"Den nuvarande industrins tillvägagångssätt är att skära ut ett litet prov av gummi och sedan observera det under ett optiskt mikroskop," sa Penumadu. "Det här är inte bara tråkigt och destruktivt, det är opålitligt. Det kräver att du i förväg gissar var, i ett ogenomskinligt prov, du behöver kontrollera om det finns inkonsekvenser."

Dessutom kan optiska mikroskop inte skilja mellan gummikomponenter - till exempel, svavel och zinkoxid visas båda som vita fläckar.

Penumadus team har övervunnit detta problem genom att byta från optisk analys till röntgendatortomografi. Röntgenstrålar som passerar genom provet sprids och absorberas olika beroende på vilket material de träffar. En dator rekonstruerar sedan en digital 3D-modell av gummits inre.

"Detta är en mycket viktig punkt," sa Penumadu. "XCT låter oss se insidan av materialet noninvasivt, och vi kan faktiskt se fördelningen av varje komponent."

Tillämpningen av denna nya metod ökar gummiindustrins förmåga att se och förutsäga brister och kommer i slutändan att leda till mer jämn kvalitet och mer hållbara gummiprodukter.

I oktober fick teamet 2021 Publication Excellence Award från Journal of Rubber Chemistry and Technology för deras banbrytande artikel, "Sulfur Dispersion Quantitative Analysis in Elastomeric Tyre Forulations by Using High Resolution X-Ray Computed Tomography", som diskuterar den nya XCT-metoden och sina forskningsrön.

#gummidelar、#gummiprodukt、#gummitätning、#gummipackning、#gummibälg、#custom gummidel、 #fordonsgummidelar、#gummiblandning、#gummibussning#Silikongummidelar、#Anpassade silikondelar、#gummislang