Η ομάδα του Πανεπιστημίου του Τενεσί αναπτύσσει νέα μέθοδο για την προβολή και την πρόβλεψη ελαττωμάτων στο καουτσούκ

Knoxville, TN – Μια νέα μέθοδος για τη διασφάλιση της συνέπειας και της ποιότητας στην κατασκευή καουτσούκ, που αναπτύχθηκε από μια ερευνητική ομάδα από το Πανεπιστήμιο του Tennessee, Knoxville και Eastman, είναι πιθανό να δείξει πραγματικό αντίκτυπο στη βιωσιμότητα των υλικών και την ανθεκτικότητα για προϊόντα όπως το αυτοκίνητο ελαστικά.

Καθώς οι καταναλωτές στις ΗΠΑ και σε όλο τον κόσμο κινητοποιούνται όλο και περισσότερο προς τα ηλεκτρικά οχήματα και μακριά από την εξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα, οι σημερινοί χρήστες EV έχουν αποκαλύψει ένα απροσδόκητο ζήτημα συντήρησης. Λόγω του συνδυασμού υψηλότερου βάρους και υψηλότερης ροπής, τα EV ασκούν μεγαλύτερη πίεση στα στάνταρ ελαστικά, με αποτέλεσμα να υποβαθμίζονται 30% πιο γρήγορα από τα ελαστικά των οχημάτων εσωτερικής καύσης.

Ο καθηγητής Fred N. Peebles του UT και πρόεδρος αριστείας του IAMM Dayakar Penumadu, μαζί με τον μεταπτυχιακό φοιτητή ηλεκτρολόγων μηχανικών Jun-Cheng Chin, τον μεταδιδακτορικό ερευνητή Stephen Young και τρεις επιστήμονες του Eastman, δημοσίευσαν πρόσφατα έρευνα με στόχο την επίλυση μιας από τις πιο κοινές προκλήσεις της κατασκευής καουτσούκ: τον εντοπισμό στο υλικό.

Το καουτσούκ περιέχει πρόσθετα όπως οξείδιο ψευδαργύρου και θείο που βελτιώνουν την αντοχή, την ελαστικότητα και άλλα ευνοϊκά χαρακτηριστικά. Όταν τα συστατικά δεν κατανέμονται ομοιόμορφα σε ένα προϊόν από καουτσούκ, όπως ένα ελαστικό αυτοκινήτου, το υλικό θα περιέχει ελαττώματα που προκαλούν την πρόωρη υποβάθμιση του προϊόντος.

"Εάν συστατικά όπως το θείο δεν διασκορπίζονται καλά, αυτό δημιουργεί εντοπισμένα σκληρά σημεία", δήλωσε ο Penumadu. «Αυτό το σκληρό υλικό προσελκύει πολλές μηχανικές και θερμικές καταπονήσεις, κάνοντας το υλικό να υποβαθμίζεται πρόωρα».

Ακόμη και ένα ελάττωμα στο πλάτος μιας ανθρώπινης τρίχας μπορεί να μειώσει τη διάρκεια ζωής ενός μεγάλου εξαρτήματος από καουτσούκ, όπως ένα ελαστικό αυτοκινήτου.

"Αυτό οδηγεί σε ασφάλεια και οικονομικές επιπτώσεις", είπε ο Penumadu.

Ο εντοπισμός και η μελέτη τέτοιων ελαττωμάτων - ένα πεδίο γνωστό ως μηχανική θραύσης - είναι κρίσιμο για την κατανόηση της απόδοσης του υλικού. Ωστόσο, η εύρεση τέτοιων ελαττωμάτων προτού προκαλέσουν προβλήματα είναι ένα ζήτημα που μαστίζει εδώ και καιρό τη βιομηχανία καουτσούκ.

«Η τρέχουσα προσέγγιση της βιομηχανίας είναι να κόψουμε ένα μικρό δείγμα καουτσούκ και μετά να το παρατηρήσουμε κάτω από ένα οπτικό μικροσκόπιο», είπε ο Penumadu. «Αυτό δεν είναι μόνο κουραστικό και καταστροφικό, αλλά και αναξιόπιστο. Απαιτεί από εσάς να μαντέψετε εκ των προτέρων πού, σε ένα αδιαφανές δείγμα, πρέπει να ελέγξετε για ασυνέπειες."

Επιπλέον, τα οπτικά μικροσκόπια δεν μπορούν να διαφοροποιήσουν τα συστατικά από καουτσούκ - για παράδειγμα, το θείο και το οξείδιο του ψευδαργύρου εμφανίζονται και τα δύο ως λευκές κηλίδες.

Η ομάδα του Penumadu έχει ξεπεράσει αυτό το πρόβλημα μεταβαίνοντας από την οπτική ανάλυση στην αξονική τομογραφία ακτίνων Χ. Οι ακτίνες Χ που περνούν από το δείγμα διασκορπίζονται και απορροφώνται διαφορετικά ανάλογα με τα υλικά που χτυπούν. Στη συνέχεια, ένας υπολογιστής ανακατασκευάζει ένα ψηφιακό τρισδιάστατο μοντέλο του εσωτερικού του καουτσούκ.

«Αυτό είναι ένα πολύ σημαντικό σημείο», είπε ο Penumadu. "Το XCT μας επιτρέπει να δούμε το εσωτερικό του υλικού μη επεμβατικά και μπορούμε να δούμε πραγματικά την κατανομή κάθε συστατικού."

Η εφαρμογή αυτής της νέας μεθόδου αυξάνει την ικανότητα της βιομηχανίας καουτσούκ να βλέπει και να προβλέπει ελαττώματα και τελικά θα οδηγήσει σε προϊόντα από καουτσούκ πιο σταθερής ποιότητας και μεγαλύτερης διάρκειας.

Τον Οκτώβριο η ομάδα έλαβε το Βραβείο Αριστείας Δημοσίευσης 2021 από το Journal of Rubber Chemistry and Technology για την πρωτοποριακή της εργασία, «Sulfur Dispersion Quantitative Analysis in Elastomeric Tire Formulations by Using High Resolution X-Ray Computed Tomography», η οποία συζητά τη νέα μέθοδο XCT και τα ερευνητικά τους ευρήματα.

#λαστιχένια μέρη, #προϊόν από καουτσούκ, #λάστιχο στεγανοποίηση, #λάστιχο φλάντζα, # ελαστικό φουσκωτό, #προσαρμοσμένο ελαστικό μέρος, # ελαστικά μέρη αυτοκινήτων, # ελαστικό υλικό, # ελαστικό δακτύλιο # εξαρτήματα από καουτσούκ σιλικόνης, # προσαρμοσμένα εξαρτήματα σιλικόνης, #προσαρμοσμένα εξαρτήματα από καουτσούκ