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蓋世汽車訊 汽車輪胎由橡膠、塑料聚合物和各種其他材料混合制成。據外媒報道，杜克大學（Duke University）的研究人員團隊找到一種方法，可以將橡膠材料的韌性提高一個數量級，而不影響其他性能。
（圖片來源：杜克大學）
研究人員探討在一組柔性聚合物材料（被稱為彈性體）中發生的分子反應。這些彈性體存在于各種日常用品中，例如橡膠輪胎、醫用手套中使用的丁腈橡膠，或軟性隱形眼鏡中的有機硅膠，能夠承受反復的拉伸和壓縮，然后再恢復至原來的形狀。但是，這些材料并非堅不可摧，當壓力足夠大時就會出現破裂。
通常情況下，為了提高彈性體的耐用性，大多數方法需要平衡各種性能，比如犧牲彈性以增加韌性。然而，新研究表明，并不總是需要妥協。關鍵在于材料中嵌入的弱鍵，反而有助于提升強度。
防止微塑料污染
彈性體看起來像一團松散纏繞的線或繩索，其中長聚合物分子鏈通過交聯共價鍵連接在一起。就保持材料形狀而言，交聯至關重要。當施加力時分子鏈會拉長，釋放時則恢復原狀。
在這項研究中，該團隊在一些聚合物鏈（經設計在應變下會斷裂）之間引入弱交聯。研究人員利用聚丙烯酸酯（一種用于生產軟管的聚合物）制成兩種相同的彈性體。然后，在其中一種材料中，通過添加一種在壓力下會斷裂的分子，用弱五倍的交聯取代這些交聯。
研究人員對實驗的預期是“因連接處更易斷裂，材料更容易被撕裂”。然而，結果恰恰相反。Craig表示：“有趣的是，實際上整個網狀體系更強大了，而不是變弱了。”
在機械測試過程中，研究人員將每種材料的薄片置于一臺機器上，以測量撕裂樣品所需的力。事實證明，比起通過較強鍵交聯的材料，使用較弱交聯構建的材料具有相當的剛度和彈性，但撕裂難度要高9倍。
之前研究顯示，全球每年由輪胎產生的灰塵和碎片約達600萬噸。這些顆粒在海洋中發現的微塑料中占10%，在空氣顆粒物質中約占3-7%。Craig表示：“這只是因為輪胎的胎面磨損了。”
研究人員表示，要設計出更堅固的輪胎用合成橡膠，還有很長的路要走。然而，該團隊已為這種方法申請了專利，并希望繼續其工作。
