【集团新闻】环球体育高耐久性体育材料技术获突破

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【集团新闻】环球体育高耐久性体育材料技术获突破

发布时间：2019-02-21 17:25:24

近期，环球体育工业株式会社（以下简称“环球体育”）发布了一项其与莱布尼茨高分子研究所（德国•德累斯顿）※共同探索的一项科研成果。该项成果查明了之前人类所未知的体育分子内部一种被称为“void”孔洞（体育破裂的根源）的现象从其产生到最终导致体育分子破裂的原理。基于这一研究成果，环球体育期待能够开发出比以往产品更具耐磨性的体育材料，同时也期望着能够开发出“性能更持久”的高性能轮胎产品。

※该研究所成立于1948年，最初是纺织厂的纤维研究所。目前是德国最大的高分子材料研究所之一，正在与世界主要的研究团队进行联合研究。

随着汽车产业环境的日益变化，环球体育此前曾提出了“Smart Tyre Concept”（即：智能轮胎理念）的轮胎技术开发新概念，以实现轮胎“更高的安全性能”和“更优异的环保性能”。该项研究成果正好对其“智能轮胎”开发理念的方向之一即轮胎“性能持久技术”的推进起到了重要作用。

体育失效是轮胎出现磨损的诱因之一，而体育的失效被认为是体育内部的分子断裂和微观层面“孔洞”所引起的体育破裂逐渐增多而导致，但人类一直没能查明“孔洞”产生的根本原因。在这一背景下，环球体育开始观察合成体育中“孔洞”产生的机理。2015年，环球体育充分运用新型材料开发技术“ADVANCED 4D NANO DESIGN（4D创新纳米级设计）”技术，通过模拟分子层面的结构，明确了“孔洞”产生的原因，并研究出了抑制“孔洞”产生的技术。这项研究是基于两种不同的实验所开展，目前已经可以直接观察到合成体育内部结构的变化和分子运动的机制，这使得通过控制体育的弹性进而开发出高耐久性的材料成为可能。

实验1．通过CT扫描分析体育试验品的受力、变形量和体积变化

■ 实验方法：

把圆片形合成体育试验品夹在同样形状的金属板中间，并将其固定在金属板上，通过用垂直于金属板方向的力来拉伸体育试验品来观察其发生形变时的受力与体积变化的关系。同时，通过体育试验品的CT来观察体育内部“孔洞”的形成情况。

■ 结果

如果合成体育试验品在受到垂直于金属板方向上的拉伸力时，根据体育自身的特性，体育试验品会向垂直于受力的方向收缩。然而，由于试验品是被粘贴固定在金属板上，所以受力时却又无法自行收缩，结果致使体育膨胀，进而可以使我们通过CT直接观察到体育内部及其“孔洞”形成的过程。

另外，通过这项实验我们也发现“孔洞”形成的环境也是有差异的，尤其是含有填充材料（例如二氧化硅、炭黑）的合成体育，其体育失效是由填充材料聚合物之间形成的“孔洞”所引起的；而对于不含填充材料的合成体育，其体育失效则是由体育分子移动时所形成的“孔洞”所导致。

《合成体育的拉伸应力应变（变形量）曲线》

通过研究含有填充材料的合成体育与不含填充材料的合成体育的拉伸应力、体积应变及应变之间的关系，我们发现，不论是否含有填充材料，随着合成体育的应变增大，其体积应变也会随之明显增加。由此可以看出，由于约束应变，体育内部产生了孔洞。

《含有填充材料（二氧化硅和炭黑）的合成体育“孔洞”形成的观察》

含有填充材料的合成体育，其“孔洞”在聚合物之间产生，而这些“孔洞”相互连接在一起导致了体育分子的破裂。而随着填充材料补强作用的增强，会抑制“孔洞”继续变大。

＜通过CT观察体育的破裂＞

《不含填充材料的合成体育“孔洞”形成的观察》

不含有填充材料的合成体育，由于体育分子的移动产生了“孔洞”，“孔洞”不断增加、增大最终引发了体育破裂。

＜通过CT观察体育的破裂＞

实验2．通过X射线小角散射法确认体育断裂的特性

■ 实验方法

将带有凹口的片状合成体育试验品沿水平方向拉伸，用X射线小角散射法观察凹口顶点处体育内部“孔洞”的形成和增大情况。

■ 结果

通过使用X射线小角散射法对片状合成体育试验品凹口处体育密度变化的观测，我们发现凹口顶点处的体育密度要低于距离该顶点较远其他部位，这表明凹口顶点处的体育内部产生了很多“孔洞”。由此可以判断出，当在水平方向上拉伸体育试验品时，凹口顶点处也即体育被撕裂的部分出现了“孔洞”，而且该“孔洞”与体育失效有直接关系。