近期，固体所纳米材料及应用开发中心田兴友研究员带领的研发团队，在橡胶的阻尼性能调控和链段松弛行为研究方面取得新进展。相关研究成果已发表在《软物质》（Soft Matter，DOI: 10.1039/C4SM00556B）和《非晶固体》（Journal of Non-Crystalline Solids 2014, 388, 17-22.）等杂志上。
三元乙丙橡胶（EPDM）作为一类重要的阻尼减震材料，广泛应用在汽车制造、航空和高铁等领域。目前随着使用环境的改变、当在一些特殊场合应用时，如何进一步拓宽材料的阻尼温域是目前阻尼橡胶面临的主要问题。
橡胶的硫化交联网络是影响阻尼性能的关键因素，研发人员引入二氧化硅无机粒子到EPDM橡胶基体中，通过调控橡胶硫化网络的演化过程来控制不同温度下EPDM的链段松弛行为，最终获得了一种阻尼和力学性能同步改善的橡胶复合材料（如图1所示），尤其在高温区具有了良好的阻尼性能（T>60℃），极大拓展了阻尼温域。这主要归因于无机粒子通过抑制硫化网络降低交联密度，增加了非弹性网络的链段数量、提高了链段活动性，并随填充份数的增加呈现不同的链段松弛行为，从而改善了阻尼性能和使用温域；同时无机粒子也发挥了力学增强的效果，拉伸强度等力学性能也大幅度提升，因而该材料综合性能优异。不同含量的EPDM/SiO2复合材料的结构示意图如图2所示。
上述结果有助于加深对聚合物复合材料链段松弛行为的理解，为阻尼橡胶的高性能化提供了新思路。该工作得到了国家自然科学基金项目的资助。
相关文章：
1. Zhen Gu, Xian Zhang, Xin Ding, Chao Bao, Fei Fang, Shiyuan Li, Haifeng Zhou, Meng Xue, Huan Wang and Xingyou Tian, Two coupled effects of sub micron silica particles on the mechanical relaxation behavior of ethylene-propylene-diene rubber chains, Soft Matter (DOI: 10.1039/C4SM00556B).
2. Zhen Gu, Xian Zhang, Chao Bao, Fei Fang, Xin Ding, Shiyuan Li, Lin Chen, Meng Xue, Huan Wang, Xingyou Tian, Simultaneous enhancement and percolation behaviors of damping and mechanical properties of ethylene–propylene–diene rubber by introducing phase-change organic acid, Journal of Non-Crystalline Solids, 388, 17-22 (2014).
