哈佛大学突破性研究:新型天然橡胶材料实现抗裂性能重大提升
2025-05-29 14:36
来源:哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院
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哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院(SEAS)的研究团队在《自然可持续性》期刊发表重要研究成果,成功开发出具有革命性抗裂性能的新型天然橡胶材料。这项由锁志刚教授领导的突破性研究,通过创新加工工艺显著提升了天然橡胶的耐用性,为橡胶工业的可持续发展带来新机遇。在新型橡胶缠结器中,裂纹尖端的长聚合物链可将应力分散到很远的地方,从而使该材料比普通天然橡胶更能抵抗裂纹扩展。

研究团队历时三年,系统分析了传统橡胶生产工艺的局限性。传统方法在硫化过程中会切断聚合物长链,影响材料性能。研究人员开发出一种名为"缠结物"的新型加工技术,保留了橡胶中天然存在的长聚合物链结构。主要研究者Guodong Nian表示:"我们的低强度加工方法实现了材料内部更优化的交联网络,这是性能提升的关键。"

实验数据表明,这种新型橡胶材料的抗裂性能达到传统产品的四倍,韧性更是提升了十倍。共同第一作者陈哲奇指出:"材料在反复拉伸测试中表现出惊人的耐久性,裂纹扩展速度显著降低。"研究人员通过电子显微镜观察发现,长聚合物链在应力作用下能够相互滑动并重新排列,有效分散局部应力。

该技术目前最适合生产医疗手套、避孕套等薄型橡胶制品。研究团队正在与工业伙伴合作,探索其在轮胎、传送带等厚制品中的应用可能。初步测试显示,采用新工艺的橡胶制品使用寿命可延长30%以上,这将大幅减少资源消耗和废弃物产生。

"这项研究不仅提升了橡胶性能,更展示了可持续材料设计的创新思路,"锁志刚教授表示。团队已就该技术申请多项专利,并计划在未来两年内推进产业化应用。业内人士认为,这项突破将推动橡胶工业向更环保、更高效的方向发展。

更多信息: Guodong Nian 等,《高抗裂纹增长天然橡胶》,《自然可持续性》 (2025)。期刊信息: 《自然可持续性》

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