Tennesseen yliopiston tiimi kehittää uutta menetelmää kumin virheiden havaitsemiseen ja ennustamiseen

Knoxville, TN – Tennesseen, Knoxvillen ja Eastmanin yliopiston tutkimusryhmän kehittämä uusi menetelmä, jolla varmistetaan kumin valmistuksen johdonmukaisuus ja laatu, näyttää todennäköisesti todellisen vaikutuksen materiaalien kestävyyteen ja kestävyyteen esimerkiksi autoissa. renkaat.

Kun kuluttajia Yhdysvalloissa ja ympäri maailmaa kannustetaan yhä enemmän käyttämään sähköajoneuvoja ja luopumaan riippuvuudesta fossiilisista polttoaineista, nykyiset sähköajoneuvojen käyttäjät ovat paljastaneet odottamattoman huoltoongelman. Suuremman painon ja suuremman vääntömomentin yhdistelmän ansiosta sähköautot aiheuttavat enemmän painetta tavallisiin renkaisiin, jolloin ne hajoavat 30 % nopeammin kuin polttoajoneuvojen renkaat.

UT:n professori Fred N. Peebles ja IAMM:n huippuosaamisen johtaja Dayakar Penumadu yhdessä sähkötekniikan jatko-opiskelija Jun-Cheng Chinin, tohtoritutkijan Stephen Youngin ja kolmen Eastman-tutkijan kanssa julkaisivat äskettäin tutkimuksen, jonka tarkoituksena on ratkaista yksi kuminvalmistuksen yleisimmistä haasteista: vikojen tunnistaminen materiaalissa.

Kumi sisältää lisäaineita, kuten sinkkioksidia ja rikkiä, jotka parantavat lujuutta, elastisuutta ja muita suotuisia ominaisuuksia. Jos ainesosat eivät ole jakautuneet tasaisesti kumituotteessa, kuten autonrenkaassa, materiaalissa on puutteita, jotka aiheuttavat tuotteen ennenaikaisen hajoamisen.

"Jos komponentit, kuten rikki, eivät hajoa hyvin, siitä syntyy paikallisia kovia kohtia", Penumadu sanoi. "Se kova aines vetää puoleensa paljon mekaanista ja lämpörasitusta, mikä saa materiaalin hajoamaan ennenaikaisesti."

Jopa hiuksenleveysvirhe voi lyhentää suuren kumiosan, kuten autonrenkaan, käyttöikää.

"Se johtaa turvallisuuteen ja taloudellisiin vaikutuksiin", Penumadu sanoi.

Tällaisten puutteiden tunnistaminen ja tutkiminen – murtumismekaniikka – on ratkaisevan tärkeää materiaalin suorituskyvyn ymmärtämiseksi. Tällaisten vikojen löytäminen ennen kuin ne aiheuttavat ongelmia on kuitenkin ongelma, joka on vaivannut kumiteollisuutta pitkään.

"Nykyinen teollisuuden lähestymistapa on leikata pieni näyte kumista ja tarkkailla sitä sitten optisella mikroskoopilla", Penumadu sanoi. "Tämä ei ole vain tylsää ja tuhoisaa, vaan myös epäluotettavaa. Se edellyttää, että arvaat etukäteen, missä läpinäkymättömässä näytteessä sinun on tarkistettava epäjohdonmukaisuudet."

Lisäksi optiset mikroskoopit eivät pysty erottamaan kumikomponentteja – esimerkiksi rikki ja sinkkioksidi näkyvät molemmat valkoisina täplinä.

Penumadun tiimi on voittanut tämän ongelman vaihtamalla optisesta analyysistä röntgentietokonetomografiaan. Näytteen läpi kulkevat röntgensäteet siroavat ja absorboituvat eri tavalla riippuen materiaaleista, joihin ne osuvat. Tietokone rekonstruoi sitten digitaalisen 3D-mallin kumin sisusta.

"Tämä on erittäin tärkeä kohta", Penumadu sanoi. "XCT antaa meille mahdollisuuden nähdä materiaalin sisäpuolen ei-invasiivisesti, ja voimme itse asiassa nähdä kunkin komponentin jakautumisen."

Tämän uuden menetelmän soveltaminen lisää kumiteollisuuden kykyä nähdä ja ennustaa puutteita ja johtaa lopulta tasaisempaan laatuun ja pidempään kestäviin kumituotteisiin.

Lokakuussa tiimi sai Journal of Rubber Chemistry and Technology -lehden 2021 Publication Excellence Award -palkinnon uraauurtavasta paperistaan ​​"Sulphur Dispersion Quantitative Analysis in Elastomer Tire Formulations by using High Resolution X-Ray Computed Tomography", jossa käsitellään uutta XCT-menetelmää ja heidän tutkimustuloksiaan.

#kumiosat、#kumituote、#kumitiiviste、#kumitiiviste、#kumipalje、#muokattu kumiosa、 #autonkumiosat、#kumiseos、#kumiholkki#Silikonikumiosat、#Muokatut silikoniosat、#kumiletku