با این کار میتوان تایر خودرو با استحکام بالا ساخت. محققان نشان دادهاند ذرات سخت در اطراف زنجیرههای پلیمری طولانی میتوانند استرس را در لاستیک از بین ببرند و آستانه خستگی را ۶برابر افزایش دهند. این راهبرد برای طراحی لاستیکهای سفت و مقاوم در برابر خستگی مناسب بوده و میتوان از آن در بخشهایی نظیر لاستیک خودرو یا رباتیک استفاده کرد.
یک لاستیک پرشده با ذرات، کامپوزیتی است که در آن ماتریس زنجیرهای پلیمری الاستیک توسط ذرات سخت مانند کربنسیاه یا سیلیس مستحکم شده و در کنار هم قرار گرفته است. ماده پرکننده میتواند مدول الاستیک لاستیک را از نظر اندازه چندبرابر افزایش دهد و مواد کامپوزیتی را برای کاربردهایی مانند لاستیک بسیار مفید کند.
با این حال، این کار آستانه خستگی را به میزان قابلتوجهی افزایش نمیدهد. در لاستیکهایی که به روشهای رایج تقویت شدهاند، ذرات سخت به شدت به زنجیرهای پلیمری پیوند نمیخورند.
محققان در دانشگاه هاروارد در مورد تاثیر تغییر این امر با استفاده از پلیمر پلی (اتیل آکریلات) (PEA) پر شده با نانوذرات سیلیس مطالعه کردند.
هنگامی که نانوذرات با گروههای تریمتیلسیلیل که به زنجیرههای پلیمری پیوند نمیخورد؛ عاملدار شد، مقاومت خستگی مانند پلیمر تقویت نشده بود. با این حال، گروههای ۳- (تریمتیل سیلیل) پروپیل متاکریلات بین نانوذرات سیلیس و زنجیرههای پلیمری پیوندهای قوی تشکیل میدهند.
بنابراین این کار اجازه میدهد تا انرژی در یک ساختار انعطافپذیر ذخیره شود. این تغییر بیش از دو برابر مقاومت در برابر خستگی را افزایش میدهد. به نقل از ستاد نانو، محققان سپس حجم ذرات موجود در کامپوزیت را از ۱۵ به ۴۵درصد افزایش دادند.
با این کار ذرات بیشتر به هم نزدیک شده و کامپوزیت با کارایی بالاتری میتواند فشار را تحمل کند. در این شرایط اگر یک زنجیره پلیمری بین دو ذره آسیب ببیند، میتوان فشار وارد شدن را از طریق ذرات دیگر جذب کرد، بدون اینکه ساختار پلیمر دچار آسیب شود. این اثر تجمعی باعث افزایش آستانه خستگی به ۶برابر میشود.