Натуральный каучук ценится за эластичность и устойчивость к трещинам, однако традиционные методы упрочнения — добавление технического углерода или диоксида кремния — разрушают его молекулярную структуру. Это приводит к тому, что материал становится жестче, но быстрее изнашивается, образуя микропыль и сокращая срок службы изделий.
Команда ученых из Гарварда предложила иной подход: сначала каучук переводится в раствор с помощью толуола, где длинные цепочки «распускаются», формируя однородную среду. Уже затем в систему вводятся частицы кремнезема, которые равномерно распределяются в объеме. После удаления растворителя и отверждения формируется композит, в котором цепочки лишь частично сшиваются, сохраняя исходную длину. Важно, что растворитель, использованный в экспериментах, пригоден для вторичной переработки.
Результаты испытаний демонстрируют кратный рост ударной вязкости — показатель увеличился примерно с 2 до 44 кДж/м² при сохранении высокого модуля упругости. Это редкое сочетание для резиновых материалов, где обычно приходится выбирать между жесткостью и сопротивлением разрушению.
Исследователи считают, что открытие способно изменить баланс сил на рынке шин и композитных материалов. Этот способ позволит получить более долговечные шины для грузового транспорта, автобусов и авиации, снизить эксплуатационные затраты и уменьшить экологическую нагрузку. Износ шин сегодня рассматривается как существенный источник микропластика, загрязняющего воздух и водные экосистемы. Повышение стойкости к трещинам напрямую связано с уменьшением абразивного износа.
Помимо шин, технология открывает возможности в производстве промышленных ремней, уплотнителей и компонентов мягкой робототехники. Как считают эксперты, повышение срока службы шин и переход на более экологичные материалы будет способствовать уменьшению количества отходов и снизит зависимость от нефтехимии.
Ранее Наука Mail опубликовала мнение ученых по выбору летней резины для автомобиля.
