Разработан новый метод определения дефектов в автомобильных шинах

Новый метод обеспечения постоянства и качества при производстве резины, разработанный исследовательской группой из Университета Теннесси, Ноксвилл и Истман, вероятно, окажет реальное влияние на экологичность и долговечность материалов для таких продуктов, как автомобильные шины. Статья о проведенном исследовании опубликована в журнале Chemistry and Technology of Rubber.

Поскольку потребители в США и во всем мире все больше стремятся к электромобилям и отказываются от использования ископаемого топлива, нынешние пользователи электромобилей столкнулись с неожиданной проблемой технического обслуживания. Из-за сочетания большего веса и более высокого крутящего момента электромобили оказывают большее давление на стандартные шины, в результате чего они изнашиваются на 30% быстрее, чем резина на автомобилях внутреннего сгорания.

Профессор UT Фред Н. Пиблз и заведующий кафедрой передового опыта IAMM Даякар Пенумаду вместе с аспирантом-электротехником Джун-Ченгом Чином, аспирантом Стивеном Янгом и тремя учеными Eastman недавно опубликовали исследование, направленное на решение одной из наиболее распространенных проблем производства резины: выявление дефектов в материале.

Резина содержит такие добавки, как оксид цинка и сера, которые улучшают прочность, эластичность и другие благоприятные свойства. Когда ингредиенты распределяются неравномерно по всему резиновому изделию, такому как автомобильная шина, материал будет содержать дефекты, которые приводят к преждевременному разрушению продукта.

«Если такие компоненты, как сера, плохо рассеиваются, это приводит к образованию локальных твердых пятен. Этот твердый материал вызывает много механических и термических воздействий, что приводит к преждевременному разрушению материала», — отмечают ученые.

По их словам, даже дефект шириной с человеческий волос может сократить срок службы большого резинового компонента, такого как автомобильная шина.

Выявление и изучение таких дефектов — область, известная как механика разрушения, — имеет решающее значение для понимания того, как материал будет работать.

«Нынешний промышленный подход заключается в вырезании небольшого образца резины, а затем наблюдении за ним под оптическим микроскопом. Это не только утомительно и разрушительно, но и ненадежно. Он требует, чтобы вы заранее угадали, где в непрозрачном образце вам нужно проверить несоответствия «, — рассказывают исследователи.

Кроме того, оптические микроскопы не могут различить компоненты резины — например, сера и оксид цинка выглядят как белые пятнышки.

Команда Пенумаду преодолела эту проблему, перейдя от оптического анализа к рентгеновской компьютерной томографии. Рентгеновские лучи, проходящие через образец, рассеиваются и поглощаются по-разному в зависимости от материалов, с которыми они сталкиваются. Затем компьютер реконструирует цифровую 3D-модель внутренней части резины.

« XCT позволяет нам видеть внутреннюю часть материала неинвазивно, и мы действительно можем видеть распределение каждого компонента», — делятся специалисты.

Применение этого нового метода повышает способность резиновой промышленности видеть и прогнозировать дефекты и в конечном итоге приведет к более стабильному качеству и долговечности резиновых изделий.

Эксклюзивный перевод*

Фото: Unsplash / CC0 Общественное достояние

Поделиться:

Подписывайтесь на краткие, но содержательные новости со всего мира
глазами молодого поколения в Телеграм и ВКонтакте.

Почитайте также

Cнижение содержания метионина в пище продлило жизнь плодовых мушек

9 В научном журнале Nature Communications опубликованы результаты исследования, проведенного учеными из Института физико-химических исследований …