Các nhà khoa học Đại học Nam Florida giải mã bí ẩn trăm năm: điều gì làm cho cao su bền hơn?

Muội than, silica và vật liệu gia cườngTin tức rss4

Các nhà khoa học USF giải mã bí ẩn trăm năm về điều khiến cao su bền hơn

27 tháng 8 năm 2026

RubberWorld

Tampa, FL — Các nhà khoa học tại Đại học Nam Florida cho biết họ đã giải được một bí ẩn lâu nay về lý do tại sao việc thêm các hạt muội than nhỏ li ti có thể biến cao su mềm thành vật liệu đủ bền để chịu được tải trọng khắc nghiệt.

Theo trường đại học, khám phá này có thể giúp các nhà sản xuất thiết kế các sản phẩm cao su bền hơn, an toàn hơn và lâu dài hơn, bao gồm lốp xe, vòng đệm công nghiệp và các bộ phận dùng trong hệ thống hàng không vũ trụ và năng lượng.

Nhóm nghiên cứu do giáo sư David Simmons thuộc Trường Kỹ thuật USF dẫn đầu đã sử dụng 1.500 mô phỏng động lực học phân tử để kiểm tra cách hàng trăm nghìn nguyên tử tương tác bên trong cao su gia cường. Các mô phỏng này tương đương với khoảng 15 năm thời gian tính toán và được thực hiện bằng cụm máy tính lớn của USF.

Theo trường đại học, các phát hiện được công bố trên kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia (Proceedings of the National Academy of Sciences) đã giải quyết các lý thuyết cạnh tranh bao quanh việc gia cường cao su trong nhiều thập kỷ.

Muội than, một dạng cacbon mịn thường được sử dụng để gia cường cao su, đã được thêm vào các sản phẩm cao su trong gần một thế kỷ. Thực hành này đặc biệt quan trọng trong sản xuất lốp xe, nơi cao su gia cường phải chịu được nhiệt, mài mòn và ứng suất lặp đi lặp lại.

Tuy nhiên, các nhà khoa học vẫn chưa tìm được lời giải thích toàn diện cho việc tại sao các hạt lại làm cho cao su bền hơn một cách đáng kể.

Simmons và các đồng nghiệp — nghiên cứu sinh sau tiến sĩ Pierre Kawak và nghiên cứu sinh tiến sĩ Harshad Bhapkar — đã phát hiện ra rằng chìa khóa liên quan đến một đặc tính gọi là hệ số Poisson, mô tả cách vật liệu thay đổi hình dạng khi bị kéo giãn.

Cao su tự nhiên chống lại sự thay đổi thể tích. Khi một dây thun thông thường bị kéo giãn, nó trở nên mỏng hơn trong khi vẫn giữ thể tích gần như tương tự. Các hạt muội than can thiệp vào quá trình mỏng đi bình thường đó, thực chất buộc cao su phải chống lại sự gia tăng thể tích

*Source: Rubber World. For reference only.