11月10日消息,越南国家化工集团(Vinachem)官网科技栏目报道,两项新发表于《美国国家科学院院刊》(PNAS,2026年4月)的研究从不同侧面破解了轮胎橡胶的填料增强难题:哈佛大学团队找到了不切断聚合物链的白炭黑混炼方法,材料韧性提升约10倍;南佛罗里达大学团队则解释了填料为何能增强橡胶——这一机制被轮胎行业利用了近一个世纪却未获完整理解。
轮胎橡胶几乎从不在纯态使用:制造商必须混入炭黑、白炭黑等补强填料才能达到足够硬度与载荷能力。传统工艺采用高强度密炼,过程会切断聚合物长链(chain scission),导致轮胎硬度达标但弹性受损、易开裂、磨损加快,并排放更多轮胎粉尘。
哈佛工程与应用科学学院(SEAS)Zhigang Suo教授团队的替代路线分三步:先将天然胶乳溶于甲苯——选择甲苯是因其极性与橡胶相近——使橡胶分散成单根分子链;随后在低强度下混入白炭黑粉体,使分子链保持长度;混合物干燥成固体化合物后再压制成型。研究指出,溶解步骤不可省略:若直接把白炭黑混入乳液,颗粒只会停留在水相、无法进入橡胶相。结果显示,材料韧性(裂纹扩展前吸收的能量)提高约10倍,硬度保持在约19MPa的高水平;该路线对炭黑与多种白炭黑均验证有效。
应用前景上,合作者Yakov Kutsovsky指出电动汽车更重、轮胎磨损更快,更耐用的橡胶材料因此更有价值;短期内该成果可先落地于已大量使用天然橡胶的卡车、公交与航空轮胎,长期方向是以生物基天然橡胶为主制造乘用车轮胎,替代石油基合成橡胶,前提是解决成本与天然胶供给问题。对东南亚天然胶产业与全球轮胎-白炭黑供应链而言,这一混炼工艺若实现工业化,将同时改善轮胎耐久性与轮胎粉尘排放问题。
(来源:Vinachem)