Команда Университета Теннесси разрабатывает новый метод для просмотра и прогнозирования дефектов резины

Ноксвилл, Теннесси – Новый метод обеспечения стабильности и качества при производстве резины, разработанный исследовательской группой из Университета Теннесси, Ноксвилля и Истмана, вероятно, окажет реальное влияние на экологичность и долговечность материалов, таких как автомобили. шины.

Поскольку потребители в США и во всем мире все больше склоняются к электромобилям и отказываются от использования ископаемого топлива, нынешние пользователи электромобилей обнаружили неожиданную проблему с обслуживанием. 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 шины на автомобилях с двигателем внутреннего сгорания.

Профессор Фреда Н. Пиблза из UT и заведующий кафедрой передового опыта IAMM Даякар Пенумаду вместе с аспирантом в области электротехники Джун-Ченг Чином, постдокторантом 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 полезные свойства. Когда ингредиенты распределены неравномерно по всему резиновому изделию, например автомобильной шине, материал будет содержать дефекты, которые приводят к преждевременному разрушению продукта.

«Если такие компоненты, как сера, не диспергируются должным образом, это приводит к образованию локальных твердых пятен», — сказал Пенумаду. «Этот твердый материал вызывает множество механических и термических напряжений, что приводит к преждевременному разрушению материала».

Даже дефект шириной с человеческий волос может сократить срок службы крупного резинового компонента, такого как автомобильная шина.

«Это приводит к безопасности и экономическим последствиям», — сказал Пенумаду.

Выявление и изучение таких дефектов (область, известная как механика разрушения) имеет решающее значение для понимания того, как материал будет вести себя. Тем не менее, обнаружение таких дефектов до того, как они вызовут проблемы, является проблемой, которая уже давно беспокоит резиновую промышленность.

«Нынешний отраслевой подход заключается в том, чтобы вырезать небольшой образец резины, а затем наблюдать его под оптическим микроскопом», — сказал Пенумаду. «Это не только утомительно и разрушительно, но и ненадежно. Требуется заранее угадать, где в непрозрачном образце нужно проверить наличие несоответствий».

Кроме того, оптические микроскопы не могут различить резиновые компоненты — например, оксиды серы и цинка выглядят как белые точки.

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, на которые они попадают. Затем компьютер реконструирует цифровую 3D-модель внутренней части резины.

«Это очень важный момент», — сказал Пенумаду. «XCT позволяет нам неинвазивно увидеть внутреннюю часть материала и фактически увидеть распределение каждого компонента».

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

В октябре команда получила награду за выдающиеся публикации 2021 года от журнала «Резиновая химия и технология» за свою новаторскую статью «Количественный анализ дисперсии серы в составах эластомерных шин с использованием рентгеновской компьютерной томографии высокого разрешения», в которой обсуждается новый метод XCT и результаты своих исследований.

#резиновые детали、#резиновое изделие、#резиновое уплотнение、#резиновая прокладка、#резиновый сильфон、#нестандартная резиновая деталь、 #автомобильные резиновые детали、#резиновый состав、#резиновая втулка#детали из силиконовой резины、#детали из силикона на заказ、#резиновый шланг