Nova metoda za obezbeđivanje doslednosti i kvaliteta u proizvodnji gume, koju je razvio istraživački tim sa Univerziteta u Tenesiju, Noksvilu i Istmanu, verovatno će pokazati uticaj iz stvarnog sveta na održivost i izdržljivost proizvoda kao što su automobilske gume.
Kako su potrošači u SAD i širom sveta sve više podstaknuti ka električnim vozilima i daleko od oslanjanja na fosilna goriva, trenutni korisnici EV otkrili su neočekivani problem održavanja. Zbog kombinacije veće težine i većeg obrtnog momenta, EV-ovi vrše veći pritisak na standardne gume, uzrokujući da se degradiraju 30% brže od guma na vozilima sa unutrašnjim sagorevanjem.
Profesor Fred N. Peebles sa UT-a i predsjedavajući IAMM-a za izvrsnost Daiakar Penumadu, zajedno sa diplomiranim studentom elektrotehnike Jun-Cheng Chinom, postdoktorskim istraživačem Stephenom Ioungom i trojicom Eastman naučnika, nedavno su objavili istraživanje usmjereno na rješavanje jednog od najčešćih izazova u proizvodnji gume: identifikovanje nedostataka u materijalu.
Guma sadrži aditive kao što su cink oksid i sumpor koji poboljšavaju snagu, elastičnost i druge povoljne osobine. Kada sastojci nisu ravnomerno raspoređeni po gumenom proizvodu kao što je automobilska guma, materijal će sadržati nedostatke zbog kojih se proizvod prerano degradira.
„Ako se komponente kao što je sumpor ne raspršuju dobro, to stvara lokalizovane tvrde tačke“, rekao je Penumadu. „Ta tvrda stvar privlači mnogo mehaničkih i termičkih naprezanja, zbog čega se materijal prerano degradira.“
Čak i nedostatak širine ljudske kose može smanjiti životni vek velike gumene komponente kao što je automobilska guma.
„To dovodi do bezbednosnih i ekonomskih uticaja“, rekao je Penumadu.
Identifikovanje i proučavanje takvih nedostataka – polje poznato kao mehanika loma – je ključno za razumevanje kako će se materijal ponašati. Ipak, pronalaženje takvih nedostataka pre nego što izazovu probleme je problem koji dugo muči industriju gume.
„Trenutni industrijski pristup je da se izreže mali uzorak gume, a zatim da se posmatra pod optičkim mikroskopom“, rekao je Penumadu. „Ovo ne samo da je dosadno i destruktivno, već je i nepouzdano. Zahteva da unapred pogodite gde, u neprozirnom uzorku, treba da proverite da li postoje nedoslednosti.“
Pored toga, optički mikroskopi ne mogu da razlikuju gumene komponente – na primer, sumpor i cink oksid se pojavljuju kao bele mrlje.
Penumaduov tim je prevazišao ovaj problem prelaskom sa optičke analize na rendgensku kompjuterizovanu tomografiju. Rendgenski zraci koji prolaze kroz uzorak se raspršuju i apsorbuju različito u zavisnosti od materijala na koji udare. Računar zatim rekonstruiše digitalni 3D model unutrašnjosti gume.
„Ovo je veoma važna tačka“, rekao je Penumadu. „KSCT nam omogućava da neinvazivno vidimo unutrašnjost materijala i zapravo možemo da vidimo distribuciju svake komponente.“
Primena ove nove metode povećava sposobnost industrije gume da vidi i predvidi nedostatke i na kraju će dovesti do doslednijeg kvaliteta i dugotrajnijih gumenih proizvoda.
U oktobru je tim dobio nagradu za izvrsnost u publikaciji za 2021. godinu od časopisa Journal of Rubber Chemistri and Technologi za njihov revolucionarni rad, „Kvantitativna analiza disperzije sumpora u formulacijama elastomernih guma korišćenjem kompjuterske tomografije sa rendgenskim zracima visoke rezolucije“, koji govori o novoj KSCT metodi i svoje istraživačke nalaze.
