普利司通发布其开发的新型橡胶复合体:使用其制作轮胎可以同时满足低能耗以及高强度两个特性。这归功于该橡胶材料引入了被称之为“double network”的构造。目前普利司通在利用该复合橡胶材料试制轮胎并对其进行评价,目标是希望在2020年前半个十年能实现该产品的实用化。
这次的研究开发,主要是日本内阁府综合科学技术创新会议组织所推进的革新性研究开发项目(ImPACT)「超薄膜话,强韧化,富有弹性的强韧的分子材料」中的其中一环。该项目由北海道大学,东京大学,京都工业纤维大学,理化学研究所,九州大学,御茶水女子大学,名古屋大学,东京工业大学等共同推进实施的。而这里提及的“double network”的构造,是由北海道大学的龚剑萍教授所主张的作为强韧高分子聚合化的一手法。该手法在凝胶材料上都被实证出具有大幅度提高强韧度的效果,但在此之前并未有应用在橡胶材料上的事例。
具有“double network”的构造的橡胶复合材料示意以及制造流程
原子间的力量在显微镜下面图像
(左边是在已经控制的条件下进行加工,含有network成分,右边是没有控制亦没有network成分)
橡胶具有拉断,磨损等各种各样的强度特性。通过抑制橡胶的龟裂的发生以及龟裂的进度,橡胶其强度特性可以随之增强。而在该项目下,普利司通利用他们公司在橡胶材料上的技术以及见解,对龟裂的进展现象进行宏观以及微观的实验解析以及理论模拟工作。进而弄清楚了橡胶材料高强度话的机理,并成功推进新材料的开发。通过导入double network结构,使得曾经需要权衡取舍的的两个特性,能贡献燃费比的材料特性,以及耐龟裂进展性同时得以实现。
由此,相对比于已经意识到燃费问题的普通基准橡胶,轮胎的燃费比进一步提升15%(根据JIS规格k6493的损失弹性率以及储藏弹性率的比值:以损失正接作为指标);与此同时,还将抗龟裂进展的强度进一步提升了5倍。
橡胶强度测试方法概念图。长方形的橡胶片材在长边长方向抓紧,在高度的方向拉伸到一定长度,赋予拉裂的能量。在试验片材的单侧侧面开个龟裂的口子,使用高灵敏电视摄像机来解析拍摄龟裂的进展速度。
橡胶强度测试方法概念图。图1试验中模拟在拉裂能量下龟裂的速度,会发现在某转移能量之后,龟裂的速度突然增大。在该方程下,这个转移能量就是橡胶的强度。







