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是什么让橡胶如此坚固？科学家终于解开100年之谜
材料科学中一个长期存在的谜团终于得到解决，揭示了微观粒子如何从根本上改变橡胶的行为。每次开车、乘坐飞机，甚至浇草坪时，您都依赖于一种支撑现代生活近一个世纪的材料：增强橡胶。它用于汽车和[...]
来源:SciTech日报材料科学中一个长期存在的谜团终于得到解决，揭示了微观粒子如何从根本上改变橡胶的行为。
每次您开车、乘坐飞机，甚至浇灌草坪时，您都依赖于一种支撑现代生活近一个世纪的材料：增强橡胶。它用于汽车和飞机轮胎、工业密封件、医疗设备和无数的日常用品。尽管其用途广泛且在价值 2600 亿美元的全球轮胎行业中发挥着关键作用，但科学家们长期以来对其为何表现如此出色缺乏清晰的了解。
到目前为止。
由南佛罗里达大学工程学教授 David Simmons 领导的团队解决了材料科学中一个长期存在的谜团：添加称为炭黑的微小颗粒如何将柔软、有弹性的橡胶变成坚固到足以承载满载喷气式飞机重量的材料。发表在《美国国家科学院院刊》上的研究结果提供了解释，并为设计更安全、更耐用的材料打开了大门。
“为什么我们已经使用它 80 年、90 年、100 年了，却一直不知道它是如何工作的？”西蒙斯说道。 “这是经过大量试验和错误的。轮胎公司可以购买许多不同等级的炭黑——基本上是花哨的烟灰——他们只需要通过反复试验来找出什么值得花更多钱，什么不值得。”
破解百年科学争论
在运行了 1,500 次分子动力学模拟（相当于大约 15 年的计算时间）后，研究人员汇集了几种相互竞争的理论并确定了潜在的机制。他们发现，一种称为泊松比失配的现象会导致橡胶抵抗自身体积的变化。
即便如此，科学家们仍难以准确解释为什么会发生这种情况，这导致了西蒙斯所说的“几十年来的一场重大争论”。
这些解释都没有完全解释所观察到的行为。