哈佛大學鎖志剛院士團隊在《Nature Sustainability》發(fā)表成果:通過形成纏結聚合物(tanglemer,,一種纏結數(shù)量遠超交聯(lián)數(shù)量的聚合物網(wǎng)絡),天然橡膠疲勞閾值提升至200 J/m2,,斷裂韌性實現(xiàn)10倍突破,!

這項研究不僅為可持續(xù)材料指明方向,更為工業(yè)界提供了性能驗證的依據(jù)——
您的材料是否具備同等抗裂實力,?
研究亮點
從“脆弱”到“強”的力學革命

(圖:將乳膠加工成纏結聚合物)
鎖志剛團隊通過三大創(chuàng)新設計,,重塑天然橡膠的分子網(wǎng)絡:
保留長鏈高分子結構:避免傳統(tǒng)加工中鏈斷裂問題,形成超長鏈纏結網(wǎng)絡,;
多尺度應力分散機制:通過密集纏結與剛性結點協(xié)同作用,,分散裂紋應力;
提升應變誘導結晶度:結晶區(qū)域充當“增強骨架”,進一步阻斷裂紋擴展路徑,。
數(shù)據(jù)見證突破:
疲勞閾值:從 50 J/m2達到200 J/m2,;
斷裂韌性:從 104 J/m2躍升至 105 J/m2;
應用壽命:輪胎,、傳送帶等制品耐久性顯著延長,。

(圖 天然橡膠纏結劑在條件下具有抗裂性)
行業(yè)痛點
為什么抗裂紋擴展測試至關重要?
傳統(tǒng)合成橡膠雖成本低廉,,卻因分子鏈短,、纏結不足,面臨兩大致命缺陷:
加工損耗:密煉機,、擠出機等劇烈混合過程導致長鏈斷裂,,性能大幅弱化;
應用瓶頸:裂紋在輪胎胎面,、傳送帶接頭等關鍵部位快速擴展,,引發(fā)意外失效。
鎖志剛團隊的啟示:
抗裂紋性能需從分子設計源頭把控,;
材料驗證離不開精準的力學測試(如疲勞閾值測定,、多尺度應力分析)。
未來材料
從實驗室到產(chǎn)業(yè)化的跨越
鎖志剛院士指出:“保留長鏈結構是天然橡膠不可替代的優(yōu)勢,。”這一設計理念正推動材料革新:
綠色制造:減少加工能耗,,提升材料循環(huán)利用率;
跨界應用:軟體機器人,、生物醫(yī)用導管等新興領域加速落地,。
我們能做什么?
對標頂尖研究的測試服務
您的材料是否具備“超抗裂”潛力,?
我們提供與哈佛團隊同標準的高分子材料力學性能測試服務,,覆蓋以下核心場景,助力材料研發(fā)與工業(yè)應用:

撕裂能與抗疲勞性能測試
最大撕裂能測試(臨界撕裂能測試-Tc)
用途:評估材料的撕裂能與裂紋擴展速率關系,,量化抗疲勞性能,。
應用:高耐久性制品壽命預測(如輪胎、傳送帶,、減震器等),。
全松弛/非全松弛疲勞裂紋擴展測試(FCG-C/FCG-NR)
用途:分析動態(tài)載荷下裂紋擴展行為,,適用于應變誘導結晶橡膠的抗疲勞性能測試和表征,。
應用:明確疲勞發(fā)生機制、優(yōu)化材料配方,,提升材料抗疲勞性能,。
延展性與極限性能測試
最大拉應變測試
用途:測量材料斷裂前的最大伸長率,表征柔韌性。
動態(tài)疲勞與耐久性測試
動態(tài)變載荷循環(huán)疲勞拉伸測試(UPL)
用途:分析變幅載荷下的橡膠裂紋擴展與損傷累積,獲取微裂紋演化參數(shù),。
應用:航空航天密封件,、風電葉片等變載場景的材料篩選與仿真。
數(shù)據(jù)建模與仿真支持
疲勞特性參數(shù)擬合
用途:通過擬合疲勞裂紋擴展模型(如Thomas模型,、Lake-Lindley模型等)建立撕裂能-裂紋擴展速率關系,,并通過測試標定材料本征微裂紋尺寸。
應用:構建材料數(shù)據(jù)庫,,為橡膠減振器和輪胎疲勞仿真提供關鍵輸入?yún)?shù),。


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