现代汽车中使用的轮胎由先进的材料制造，使用设计用于考虑到轮胎的全部运行条件的系统。亚博网站下载胎面化合物由各种材料组成，包括添加剂，有助于平衡磨损率，牵引力，强度，噪声，骑行质亚博网站下载量和滚动阻力等因素。
这些添加剂是重要的，因为虽然一些材料可以改善骑行的某些方面，但这将以牺牲其他方面为代价。亚博网站下载找到正确的平衡和优化属性是至关重要的。胎面胶的力学性能与温度有很强的关系，使轮胎在一个小的温度窗口内保持适当的操作范围。
局部机械性能是至关重要的，使得填料颗粒和添加剂在轮胎胎面的各个区域的分布和影响被完全理解。yabo214在本文中，在整个操作范围内，从-60°C至40°C进行调查冬季轮胎，以测量其玻璃化转变温度和机械行为。
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图1。轮胎结构和工程层。
NanoScale-to-macroscale
通过改变聚合物的交联水平，通过改变聚合物的交联水平来控制轮胎的性质，然后通过掺入不同量的填料，例如炭黑，粘土和硅酸盐，进一步调节。在这些尺寸的尺度之间，可以采用其他方法，如微孔隙率和组成梯度，以进一步增强轮胎的性能。
在宏观上，它是在生产轮胎的生产中使用的胎面和处理参数的图案，这些参数有关于如何在服务条件下表现的最终说法。局部机械性能强烈反映在分布粒子的分布情况中，这使得工程师特别感兴趣。yabo214对于纳米级行为，用尖锐的压头和具有高力灵敏度的仪器探测数量的数量。
通过使用更大的压头，增加力度和穿透深度，可以将其放大到微观水平，从而可以达到几百立方微米的体积。轮胎在纳米和微尺度上的刚度和阻尼行为是其在各种条件下的行为的仲裁者。诸如噪音消减、耐磨性和摩擦力等特性主要是由小尺度性能决定的，而轮胎在负载下的弯曲能力和路面缺陷造成的粗糙度则取决于材料在大尺度下的结构。
实验
一款商用冬季轮胎的胎面胶在-60°C到40°C的温度下进行了测试:反映了它可能面临的完整温度范围。研究了该轮胎的性能Hysitron®TI 950摩托车门®纳米机械测试仪器配备了xSol®环境控制阶段和纳米odma®III动态测试模块。
为了控制样品表面周围的微环境，防止凝结或结霜，蒸发的氮气不断流过样品。液氮的受控蒸发与样品两侧的pid控制加热器一起保持恒定的环境。使用Berkovich压痕探针在不同温度下振荡频率为75 Hz的动态压痕测试，测量了材料的存储模量(E’)和损耗正切(tan δ)。
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图2。冬季轮胎的胎面化合物的储存模量在-60℃和40℃之间的温度下测量。
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图3。谭(δ)，在-60°C至40°C之间测量的频率为75 Hz的冬季轮胎胎面胶。
结果
材料特性在温度范围内大大变化，比较在-60℃至40℃下在-60℃下测量的约10GPa的储存模量。该材料在-5°C下显示出强大的TANδ峰，表明这是玻璃化转变开始的点以及为什么在那里发生了性质的急剧变化。-5°C的峰值表示最大耗散，并伴随着材料刚度的显着变化。温度远低于-5℃，高刚度和低阻尼会导致噪音和严格的噪声增加，但在高于-5°C的温度下，化合物将软化和磨损寿命和机械稳定性会受到损害。
结论
为了确保先进材料的正确表征，调查员必须对样品环境亚博网站下载有良好的控制，因为样品操作的使用条件可能与实验室的使用条件有很大的不同。
xSol环境控制阶段确保即使是那些具有低热导率的样品，也能保持均匀的样品温度，以及提供大气控制，以防止在非常低的温度下冷凝。xSol是为了纳米尺度的尺寸稳定性而开发的，允许在更大的尺度上测量单个微结构组件和整体复合响应。
通过将nanoDMA III与xSol stage相结合，就创建了一个强大的DMTA表征工具，它需要的材料和样品制备量非常少。除此之外，它还可以快速调节和平衡温度，并为在大范围的环境条件和长度尺度下快速可靠地研究材料性能提供了非凡的稳定性。本实验成功地测量了一种冬季轮胎胎面胶在整个操作范围内的玻璃化温度和力学行为。
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这些信息来源于布鲁克纳米表面公司提供的材料。亚博网站下载
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