Синтетичний каучук з меншим стиранням, ніж натуральний каучук
Дослідники розробили штучний каучуковий матеріал, який вперше має кращі властивості, ніж натуральний каучук, і, можливо, може замінити його у виробництві шин.
Шини для вантажних автомобілів піддаються великим стресам. З одного боку, вони зазвичай пробігають десятки кілометрів на день. З іншого боку, вони перевозять тонни ваги. Тим важливіше мати якомога менше стирання. Наразі вони в основному виготовляються з натурального каучуку, який має найкращі значення в цьому відношенні.
Однак нинішня ситуація викликає нервозність у багатьох виробників шин: гриб Microcyclus ulei поширився в Бразилії, країні походження каучуку, і спричинив там значні неврожаї. Існує велика стурбованість тим, що гриб також може поширитися в Азію, де також знаходяться важливі райони вирощування. Тоді світове виробництво сировинної гуми було б загрозою. Для багатьох застосувань не існує рівноцінного замінника, оскільки науці ще не вдалося виготовити синтетичний каучук, який має ті ж властивості, що і природний матеріал. Дослідницька група з різних інститутів Фраунгофера вважає, що зараз вони досягли прориву в цьому питанні. Кажуть, що їх синтетичний каучук виявився навіть кращим з точки зору поведінки на стирання, ніж шини зі звичайного каучуку.
Синтетичний каучук з кульбаб
Вчені називають новий матеріал біоміметичним синтетичним каучуком з оптимізованою поведінкою на стирання (BISYKA). «Шини, виготовлені з синтетичного каучуку, втрачають на 30% менше маси, ніж еквівалентні натуральному каучуку, а втрата протектора становить лише половину. Крім того, синтетичний каучук можна виробляти в промислових масштабах із використанням існуючих заводів. Це означає: Синтетичний каучук пропонує чудову альтернативу натуральному каучуку - також у галузі високопродуктивних вантажних шин », - каже Ульріх Вендлер, керівник проекту в Центрі пілотного заводу Фраунгофера для синтезу та переробки полімерів у Шкопау. До розробки нового матеріалу були залучені вчені з Інституту прикладних полімерних досліджень ІАП Фраунгофера, мікроструктури матеріалів та систем IMWS, молекулярної біології та прикладної екології IME, механіки матеріалів IWM та досліджень силікатів ISC.
На першому кроці вони проаналізували каучук, виготовлений з кульбаб, на новий продукт. Як і каучук, який отримують з каучукових дерев, він складається приблизно з 95% поліізопрену, решта біокомпонентів, таких як білки або ліпіди. Тож саме решта 5% надають гумі відповідні властивості. Тому під час великої детективної роботи вчені визначали окремі компоненти та виробляли каучук, вимикаючи один із біокомпонентів у кожній серії випробувань та перевіряючи властивості стирання синтетичного каучуку - поки вони не визначили вирішальні параметри.
Успішне практичне випробування незалежною випробувальною лабораторією
Потім вони перевірили властивості нового синтетичного каучуку за допомогою так званого розтягуючої кристалізації: відомо, що природний каучук утворює кристалічні ділянки, тобто твердне, коли його розтягують утричі більше його довжини. Дослідники також проводили цю процедуру на штучному каучуку, досягаючи тих самих ефектів. Потім вони попросили незалежну установу - Північну випробувальну лабораторію - перевірити їх результати.
Для цього з нового матеріалу виготовили чотири автомобільні шини з протектором. Для порівняння використовували шини з натурального каучуку. Набори шин були встановлені на автомобілі, який рухав 700 кіл в одному напрямку та 700 кіл в іншому напрямку з різними шинами. Потім шина, виготовлена з покришок з натурального каучуку, втратила 850 грам ваги та 0,94 міліметра протектора. Натомість шина із синтетичного каучуку була на 600 грам легшою, а профіль зменшився на 0,47 міліметра.
Партнер хотів випустити на ринок новий матеріал для шин
Дослідники впевнені, що вони можуть додатково оптимізувати пропорцію та склад органічних компонентів, щоб отримати ще кращий рецепт. Одночасно вони перевіряють вплив додавання силікатів. При виготовленні вантажних шин каучук зазвичай змішується з сажею, що створює чорний колір. Силікатні наповнювачі - один із способів замінити сажу.
У той же час вчені вже шукають промислових партнерів, які хочуть вивести новий продукт на ринок. У будь-якому випадку, виробникам шин тоді більше не доведеться турбуватися про грибкову атаку: кульбаби надзвичайно швидко ростуть і мають послідовність генерації три місяці - з деревною гумою це сім років. Поставки були б забезпечені. До речі, виробник шин Continental також працює над заміною гуми кульбабами.
Пошук роботи інженерів
Подальші статті на тему транспорту: