علماء يراقبون الحركة الجزيئية للمطاط والكربون الأسود في الإطارات

حقق العلماء من شركة European XFEL GmbH اختراقات مهمة في مجال مركبات الإطارات ، حيث نجحوا في مراقبة الحركة الجزيئية للمكونات المطاطية المستخدمة عادة في نوعين من الإطارات ، البولي بوتادين والكربون الأسود ، بأقصر دقة زمنية في العالم.لم تكشف هذه الدراسة عن التفاعل الكبير بين المكونين على المستوى الذري فحسب ، بل وفرت أيضًا أساسًا نظريًا جديدًا لتحسين عملية تحلل مركبات الإطارات وتطوير مواد أكثر متانة.

عادة ما تحتوي مركبات الإطارات ، كمادة مركبة ، على المطاط الاصطناعي ، مثل البولي بوتادين ، وجسيمات نانوية إضافية ، مثل أسود الكربون ، لتحسين خصائصها الفيزيائية.أثناء القيادة ، يتعرض الإطارات لقوى قوية ، مما يتسبب في تحرك المكونات المختلفة ضد بعضها البعض ، مما يتسبب في ارتداء وتدهور المواد.من أجل التقييم الشامل لأداء الإطارات ، من الضروري ليس فقط فهم الهيكل الثابت لشبكات الجسيمات المعقدة ، ولكن أيضًا الحصول على فهم متعمق للتفاعلات بين البوليمرات والجسيمات النانوية وحركات كل منها ، لأن هذه الخصائص الديناميكية تؤثر بشكل مباشر على أداء المواد ، وخاصة مقاومة التآكل.

توكوشي، وهو باحث في شركة XFEL الأوروبية قال ساتو :"لقد استخدمنا طريقة التوهج الانحدارية بالأشعة السينية التي تم تطويرها حديثًا للكشف في وقت واحد عن التغيرات السريعة في سلاسل البوليمر والجسيمات النانوية المضافة على المستوى الذري.لاحظنا تفاعلات كبيرة بين البولي بوتادين وسوداء الكربون ، مما يشير إلى أن تدفق البولي بوتادين يتأثر بنوع أسود الكربون المضاف.وأضاف أن كل عينة من المركبات تحتوي على نوع مختلف من أسود الكربون.وقد أظهرت التجارب أنه في عينات أسود الكربون المختلفة ، تختلف سرعة حركة البولي بوتادين على سطح جزيئات أسود الكربون ، في حين أن مزيجًا أقوى يؤدي إلى أداء أفضل للإطارات.

لا توفر نتائج هذا البحث طريقة محسنة لدراسة عملية تحلل مركبات الإطارات في ظل الظروف المختبرية فحسب ، بل توفر أيضًا مرجعًا مهمًا لتصميم المواد ذات المتانة المعززة.وبالإضافة إلى المؤسسة الأوروبية XFEL، أجرت معاهد البحوث في اليابان وأستراليا ونيوزيلندا، فضلا عن شركة سوميتومو لصناعات المطاط في اليابان، بحوثا مماثلة في هذا المجال.