Tím University of Tennessee vyvíja novú metódu na zobrazenie a predpovedanie chýb v gume

Knoxville, TN – Nová metóda na zabezpečenie konzistencie a kvality pri výrobe gumy, ktorú vyvinul výskumný tím z University of Tennessee, Knoxville a Eastman, pravdepodobne ukáže skutočný vplyv na udržateľnosť materiálov a trvanlivosť produktov, ako sú autá. pneumatiky.

Keďže spotrebitelia v USA a na celom svete sú čoraz viac motivovaní k elektrickým vozidlám a prestávajú sa spoliehať na fosílne palivá, súčasní používatelia elektrických vozidiel odhalili neočakávaný problém s údržbou. Vďaka kombinácii vyššej hmotnosti a vyššieho krútiaceho momentu elektrické vozidlá vyvíjajú väčší tlak na štandardné pneumatiky, čo spôsobuje, že sa degradujú o 30 % rýchlejšie ako pneumatiky na vozidlách so spaľovacím motorom.

Profesor Fred N. Peebles z UT a predseda výnimočnosti IAMM Dayakar Penumadu spolu s postgraduálnym študentom elektrotechniky Jun-Cheng Chin, postdoktorandským výskumníkom Stephenom Youngom a tromi vedcami z Eastmanu nedávno zverejnili výskum zameraný na vyriešenie jednej z najbežnejších výziev výroby gumy: identifikáciu nedostatkov. v materiáli.

Guma obsahuje prísady, ako je oxid zinočnatý a síra, ktoré zlepšujú pevnosť, elasticitu a ďalšie priaznivé vlastnosti. Keď zložky nie sú rovnomerne rozložené v gumovom produkte, ako je pneumatika automobilu, materiál bude obsahovať chyby, ktoré spôsobia predčasnú degradáciu produktu.

"Ak sa zložky, ako je síra, dobre nerozptyľujú, vytvárajú sa lokalizované tvrdé miesta," povedal Penumadu. "Tá tvrdá látka priťahuje veľa mechanického a tepelného namáhania, čo spôsobuje, že materiál predčasne degraduje."

Dokonca aj chyba v šírke ľudského vlasu môže skrátiť životnosť veľkého gumeného komponentu, akým je napríklad automobilová pneumatika.

"To vedie k bezpečnosti a ekonomickým vplyvom," povedal Penumadu.

Identifikácia a štúdium takýchto nedostatkov - oblasť známa ako lomová mechanika - je rozhodujúca pre pochopenie toho, ako bude materiál fungovať. Nájdenie takýchto nedostatkov skôr, ako spôsobia problémy, je problém, ktorý už dlho sužuje gumárenský priemysel.

"Súčasný priemyselný prístup je vystrihnúť malú vzorku gumy a potom ju pozorovať pod optickým mikroskopom," povedal Penumadu. „Nielen, že je to únavné a deštruktívne, ale je to aj nespoľahlivé. Vyžaduje, aby ste vopred uhádli, kde v nepriehľadnej vzorke musíte skontrolovať nezrovnalosti.“

Okrem toho optické mikroskopy nedokážu rozlíšiť medzi zložkami gumy – napríklad síra a oxid zinočnatý sa javia ako biele škvrny.

Tím Penumadu prekonal tento problém prechodom z optickej analýzy na röntgenovú počítačovú tomografiu. Röntgenové lúče, ktoré prechádzajú cez vzorku, sa rozptyľujú a absorbujú rôzne v závislosti od materiálov, na ktoré dopadajú. Počítač potom zrekonštruuje digitálny 3D model gumeného vnútra.

"Toto je veľmi dôležitý bod," povedal Penumadu. "XCT nám umožňuje neinvazívne vidieť vnútro materiálu a skutočne môžeme vidieť distribúciu každého komponentu."

Aplikácia tejto novej metódy zvyšuje schopnosť gumárenského priemyslu vidieť a predvídať nedostatky a v konečnom dôsledku povedie k konzistentnejšej kvalite a trvanlivejším gumovým výrobkom.

V októbri tím získal cenu za výnimočnosť publikácie za rok 2021 od Journal of Rubber Chemistry and Technology za svoj prelomový dokument „Kvantitatívna analýza disperzie síry v elastomérových formuláciách pneumatík pomocou röntgenovej počítačovej tomografie s vysokým rozlíšením“, ktorá pojednáva o novej metóde XCT a výsledky ich výskumu.

#gumové diely、#gumový produkt、#gumové tesnenie、#gumové tesnenie、#gumový mech、#gumová časť na mieru、 #kaučukové diely do automobilov、#gumová zmes、#gumové puzdro#silikónové gumené diely、#silikónové diely na mieru、#gumová hadica