Comprendre le comportement dynamique des matériaux en caoutchouc

Les matériaux de kind caoutchouc, couramment utilisés dans les amortisseurs, possèdent une propriété distinctive connue sous le nom de viscoélasticité dynamique, leur permettant de convertir l’énergie mécanique des vibrations en chaleur tout en présentant simultanément des comportements semblables à ceux d’un ressort et d’un écoulement. Ces matériaux peuvent être personnalisés en les mélangeant avec des composés dotés de buildings moléculaires spécifiques, en fonction des exigences de viscosité dynamique.

Cependant, les mécanismes sous-jacents aux propriétés mécaniques distinctes de ces matériaux restent flous. L. a. principale raison de ce manque de connaissances était l’absence d’un système complet succesful de mesurer simultanément les propriétés mécaniques et de surveiller l. a. dynamique microstructurale de ces matériaux.

Bien que l. a. tomodensitométrie (TDM) aux rayons X soit récemment apparue comme une possibility prometteuse pour l’examen non destructif de l. a. construction interne des matériaux jusqu’à une résolution nanométrique, elle n’est pas adaptée à l. a. surveillance dans des prerequisites dynamiques.

Dans ce contexte, une équipe de chercheurs, dirigée par le professeur agrégé (tenure observe) Masami Matsubara de l’École des sciences créatives et de l’ingénierie de l’École d’ingénierie de l’Université Waseda au Japon, a développé un système innovant succesful d’effectuer une analyse mécanique dynamique et une analyse X dynamique. -imagerie CT à rayons simultanément.

Leur étude a été publiée dans l. a. revue Systèmes mécaniques et traitement du sign.

“En combinant l. a. tomographie aux rayons X réalisée au Spring-8 Massive Synchrotron Radiation Facility (BL20XU) et l’analyse mécanique dans des prerequisites dynamiques, nous pouvons élucider l. a. relation entre l. a. construction interne d’un matériau, son comportement dynamique et ses propriétés d’amortissement”, explique-t-il. . Dr Matsubara. Au cœur de ce nouveau système se trouvent un scanner CT dynamique précis et un vibrateur compact sur mesure développé par l’équipe, succesful d’affiner l’amplitude et l. a. fréquence des vibrations.

L’équipe a utilisé ce système innovant pour étudier les différences entre le caoutchouc styrène-butadiène (SBR) et le caoutchouc naturel (NR) et explorer remark l. a. forme et l. a. taille des particules d’oxyde de zinc affectent le comportement dynamique des composites SBR.

Les chercheurs ont effectué des tomodensitométries dynamiques aux rayons X sur ces matériaux, en les faisant tourner tout en les visualisant et en les soumettant aux vibrations du vibrateur. Ils ont ensuite développé des histogrammes d’amplitude de déformation locale à l’aide de déformations locales extraites d’pictures 3-d reconstruites des buildings internes des matériaux. Ces graphiques ont été analysés, ainsi que le facteur de perte de matériau, une mesure de l’amortissement inhérent à un matériau, pour comprendre son comportement dynamique.

En comparant les matériaux SBR et NR, qui présentent des facteurs de perte significativement différents, l’équipe n’a trouvé aucune différence notable entre leurs graphiques de capacité de déformation locale. Cependant, les graphiques montrent des distributions de déformations plus larges en présence de molécules composites telles que l’oxyde de zinc. Cela indique que l. a. déformation au sein de ces matériaux n’est pas uniforme et dépend de l. a. forme et de l. a. taille des particules, ce qui peut masquer tout changement provoqué par l’ajout de particules.

“Cette technologie pourrait nous permettre d’étudier l. a. microstructure du caoutchouc et des matériaux similaires dans des prerequisites dynamiques et pourrait conduire au développement de pneus ou de gants en caoutchouc économes en carburant qui ne se détériorent pas. En outre, cette technologie pourrait également permettre des rayons X dynamiques. “, explique le Dr Matsubara. “L’imagerie tomodensitométrique d’organes vivants qui se déforment fréquemment, comme le cœur, pourrait également ouvrir l. a. voie au développement d’organes artificiels”, a-t-il déclaré, soulignant l’significance de cette étude.

Dans l’ensemble, cette technologie avancée a le potentiel de faire progresser l. a. compréhension de l. a. microstructure des matériaux viscoélastiques, ouvrant potentiellement l. a. porte au développement de nouveaux matériaux aux propriétés améliorées.