University of Tennessee-teamet utvikler ny metode for å se og forutsi feil i gummi

Knoxville, TN – En ny metode for å sikre konsistens og kvalitet i gummiproduksjon, utviklet av et forskerteam fra University of Tennessee, Knoxville og Eastman, vil sannsynligvis vise virkelige innvirkning på materialbærekraft og holdbarhet for produkter som bil dekk.

Ettersom forbrukere i USA og rundt om i verden i økende grad motiveres til elektriske kjøretøy og bort fra fossilt drivstoff, har nåværende elbilbrukere avdekket et uventet vedlikeholdsproblem. På grunn av kombinasjonen av høyere vekt og høyere dreiemoment, legger elbiler mer press på standarddekk, noe som får dem til å brytes ned 30 % raskere enn dekk på forbrenningskjøretøyer.

UTs Fred N. Peebles-professor og IAMM-leder for fremragende Excellence Dayakar Penumadu, sammen med elektroingeniørstudent Jun-Cheng Chin, postdoktor Stephen Young og tre Eastman-forskere, publiserte nylig forskning med sikte på å løse en av gummiproduksjonens vanligste utfordringer: å identifisere feil i materialet.

Gummi inneholder tilsetningsstoffer som sinkoksid og svovel som virker for å forbedre styrke, elastisitet og andre gunstige egenskaper. Når ingrediensene ikke er jevnt fordelt gjennom et gummiprodukt som et bildekk, vil materialet inneholde feil som gjør at produktet brytes ned for tidlig.

"Hvis komponenter som svovel ikke sprer seg godt, genererer det lokale harde flekker," sa Penumadu. "De harde tingene tiltrekker seg mange mekaniske og termiske påkjenninger, noe som gjør at materialet brytes ned for tidlig."

Selv en feil på bredden av et menneskehår kan redusere levetiden til en stor gummikomponent, for eksempel et bildekk.

"Det fører til sikkerhet og økonomiske konsekvenser," sa Penumadu.

Å identifisere og studere slike feil - et felt kjent som bruddmekanikk - er avgjørende for å forstå hvordan materialet vil fungere. Likevel er det å finne slike feil før de skaper problemer et problem som lenge har plaget gummiindustrien.

"Den nåværende industritilnærmingen er å kutte ut en liten prøve av gummi, og deretter observere den under et optisk mikroskop," sa Penumadu. "Ikke bare er dette kjedelig og destruktivt, det er upålitelig. Det krever at du på forhånd gjetter hvor, i en ugjennomsiktig prøve, du må sjekke for inkonsekvenser.»

I tillegg kan ikke optiske mikroskoper skille mellom gummikomponenter - for eksempel vises svovel og sinkoksyd begge som hvite flekker.

Penumadus team har overvunnet dette problemet ved å bytte fra optisk analyse til røntgendatatomografi. Røntgenstråler som passerer gjennom prøven spres og absorberes forskjellig avhengig av materialene de treffer. En datamaskin rekonstruerer deretter en digital 3D-modell av gummiens indre.

"Dette er et veldig viktig poeng," sa Penumadu. "XCT lar oss se innsiden av materialet ikke-invasivt, og vi kan faktisk se fordelingen av hver komponent."

Anvendelsen av denne nye metoden øker gummiindustriens evne til å se og forutsi feil og vil til slutt føre til mer jevn kvalitet og lengre holdbare gummiprodukter.

I oktober mottok teamet 2021 Publication Excellence Award fra Journal of Rubber Chemistry and Technology for deres banebrytende papir, "Sulfur Dispersion Quantitative Analysis in Elastomeric Tire Formulations by Using High Resolution X-Ray Computed Tomography", som diskuterer den nye XCT-metoden og forskningsresultatene deres.

#gummideler、#gummiprodukt、#gummitetning、#gummipakning、#gummibelg、#tilpasset gummidel、 #bilgummideler、#gummiblanding、#gummibøssing#Silikongummideler、#Tilpassede silikondeler、#gummislange