جامعة ديوك ستيفن كريغ &Amp ; وقدم مايكل روبنشتاين الملاحظات التالية :
المطاط الطبيعي بسبب سلاسل البوليمر بين " ; عبر ربط " ; مرنة ، وتستخدم على نطاق واسع في العديد من الصناعات . ولكن من السهل كسر المطاط والتعب . الآن ، وقد أظهرت الدراسات أن خفض كثافة يشابك في درجة عالية من التشابك المطاط الطبيعي يمكن أن تزيد من تكسير المقاومة وإطالة أمد الحياة .
كريستوفر ميدو واحدة من الاكتشافات غير معروفة كولومبوس في أمريكا هو المطاط الطبيعي ، المعروف أيضا باسم " ; اللثي " ; وقد استخدمت من قبل الأميركيين الأصليين لقرون لجعل الكرات والأحذية . في وقت لاحق ، تشارلز & ميدو ; ماكينتوش يستخدم المطاط الطبيعي لجعل معطف واق من المطر اسمه بعد . ولكن في وقت مبكر من المنتجات لديها قيود أساسية ، لأن المطاط الطبيعي ليست صلبة ، ولكن سميكة السائل : طالما أنها طويلة بما فيه الكفاية ، المطاط سوف تتدفق ، تفقد شكلها الأصلي . في القرن التاسع عشر ، تشارلز وميدوت . جوديير اكتشف طريقة الفلكنة ، المطاط الطبيعي في المواد الصلبة ، حتى الآن الإنتاج السنوي من 15 مليون طن ، وتستخدم على نطاق واسع في مجال النقل ، والطب ، والسلع الاستهلاكية . ومع ذلك ، منتجات المطاط الطبيعي لا تزال عرضة تكسير . Nian et al . المتانة والتعب عتبة المطاط الطبيعي بنسبة 10 مرات .
iframe المطاط الطبيعي هو سائل لزج مطاطي يتكون من جزيئات البوليمر طويلة جدا وناعمة . مع مرور الوقت ، هذه الجزيئات طويلة تنزلق إلى بعضها البعض ، مما تسبب في المواد تفقد الشكل ، ولكن في وقت قصير ، هذه الجزيئات لن تكون بعيدة عن بعضها البعض ، وبالتالي فإن المواد تظهر مرونة . هذا السائل &ndash ; سلوك خلط الصلبة تنبع من درجة عالية من التشابك في سلاسل البوليمر ، كل حركة مقيدة بشدة من قبل الجيران ، فقط ببطء شديد يمكن أن تنتشر .
جوديير وجدت أن المطاط الطبيعي يمكن أن تتحول إلى مادة صلبة مرنة عند تسخينها مع الكبريت . هذه العملية أشكال عبر ربط السندات بين جزيئات البوليمر ، ويمنع من التدفق ، وبناء هيكل دائم مثل ثلاثي الأبعاد شبكة صيد السمك . ومع ذلك ، سلسلة البوليمر لا تزال مرنة ، لذلك المطاط مرنة . في نموذجي الفلكنة ، يشابك المبلغ يساوي تشابك المبلغ .
وبالإضافة إلى ذلك ، من أجل تسهيل تجهيز المطاط الطبيعي وعادة ما يتطلب " ; صب " ; — — خفض اللزوجة عن طريق القص الميكانيكية إلى أقصر السلاسل . ونتيجة لذلك ، شكلت في نهاية المطاف شبكة vulcanizates يتكون من سلسلة قصيرة من شرائح التي لم تعد متشابكة بقوة . على الرغم من أن هذه الأجزاء هي لينة ، والمواد المرنة ، ولكن لأن يشابك هو عشوائي ، بعض أجزاء من سلسلة أقصر من الآخرين ، والمسافة بين الشبكات نقطة أطول . عندما يتم سحب المطاط ، هذه قصيرة وهشة سلسلة أجزاء من السهل أن تكون overstretched وكسر ، مما يؤدي إلى ظهور الشقوق وتقصير خدمة الحياة .
من أجل تحسين مقاومة الكسر وصلابة vulcanizates ، نيان et al . وقد اقترح استراتيجية جديدة في البوليمر هلام في السنوات الأخيرة : من خلال زيادة طول السلسلة بين ربط النقاط ، عدد من التشابك في كل سلسلة بنسبة حوالي 10 مرات . من أجل الحفاظ على اتصال الشبكة ، لا تزال هناك حاجة إلى تشكيل العديد من الشبكات في كل السلسلة الرئيسية . ولذلك ، من أجل إطالة سلسلة ، سلسلة طويلة من البوليمر العمود الفقري يجب الحفاظ عليها . ولذلك ، قرر الباحثون تجنب التقليدية عالية القوة البلاستيك للحد من الضرر من طول السلسلة .
حتى في ظل انخفاض كثافة يشابك ، أدرك الباحثون أن كل سلسلة لديها عدة نقاط يشابك ، في حين أن هناك فترة طويلة من التشابك بين الشبكات . معامل مرونة هذا النوع من المطاط يسيطر عليها تشابك . عندما عبر ربط المسافة طويلة ومتواصلة تشابك في الوسط ، تشكيل الشقوق الناجمة عن كسر سلسلة قصيرة يمكن أن يكون فعالا في كبح جماح . هذا يسمح المطاط الجديد لتحمل المزيد من التوتر .
في درجة عالية من التشابك المطاط الطبيعي من قبل نيان et al . ، بعض شرائح تمتد ، والبعض الآخر مضغوط . ولكن خلافا يشابك ، تشابك يسمح سلاسل الشريحة فيه ، مثل حلقات بدلا من عقدة . إعادة توزيع هذه التشابك على طول سلسلة يساعد على توازن التوتر ، ويقلل من إمكانية الإفراط في التوتر ، وبالتالي كبح جماح نمو الكراك . هذه الطريقة يمكن أن تزيد من صلابة المواد عشر مرات و التعب عتبة خمس مرات .
بطبيعة الحال ، هناك العديد من الخصائص التي تحتاج إلى مزيد من الدراسة . على سبيل المثال ، عبر ربط الحد من تأثير على خصائص المطاط اللزج تبديد ، والتي هي حاسمة بشكل خاص في المنتجات مثل الإطارات . وبالإضافة إلى ذلك ، فإن تأثير مختلف الإضافات ( مثل الحشو ، أصباغ ، ومضادات الأكسدة ) على تحسين المتانة يجب التحقيق فيها . ولكن إذا كان هذا الإنجاز هو تطبيقها بنجاح على المطاط التجارية ، وسوف يكون لها تأثير كبير . على سبيل المثال ، إذا كان يمكن أن تقلل من سرعة الاطارات فقي ارتداء 10 مرات ، ليس فقط يمكن أن تقلل من وتيرة التغيير ، وتحسين السلامة ، ولكن أيضا يمكن أن تقلل بشكل كبير من 6 مليون طن من المطاط والبلاستيك الصغيرة التي تطلق سنويا بسبب ارتداء الإطارات .
وتجدر الإشارة إلى أن نيان وآخرون ضعف المطاط الطبيعي تجهيز خطوتين رئيسيتين و MDASH ; — و MDASH عبر ربط بين سلسلة مكثفة من البلاستيك ؛ — هذه البوليمرات المتقدمة قد تحققت . بغض النظر عن المنتجات التي تظهر في المستقبل مثل " ; تشابك الهندسة " ; المبادئ الأساسية التي اقترحها الفريق سوف توفر المواد في المستقبل تصميم الاستراتيجيات .
