橡膠含有氧化鋅和硫磺等添加劑,其作用是提高強度、彈性等有利特性。如果這些添加劑成分分布不均勻,材料就會產生缺陷,導致產品過早老化。“如果硫磺等成分不能很好地分散,那就會產生局部的硬點(hard spots)。”Penumadu表示,“硬點會吸收大量的機械和熱應力,使材料過早地老化。”
即使是寬度只有頭發絲那么大的缺陷,也會減少汽車輪胎等大型橡膠部件的壽命。在安全和經濟方面導致不良影響。
一個長期困擾橡膠行業的問題是,如何在造成問題之前發現這些缺陷。
“目前的方法是切出一小塊橡膠樣品,然后在光學顯微鏡下觀察。”Penumadu說,“這一方法不僅乏味和具有破壞性,而且也不可靠。它要求你猜測一個不透明的樣品中哪些地方需要檢查。”此外,光學顯微鏡不能對橡膠的具體成分做出區分——例如,硫磺和氧化鋅在顯微鏡中都顯示為白色斑點。
X-CT讓我們無創地看到材料的內部以及每個成分的實際分布情況
X-CT數據分析得到含硫粒子的3D分布圖 | 參考資料[1]
這種新方法提高了橡膠行業發現和預測材料缺陷的能力,最終將有助于制造出質量更穩定持久的橡膠產品。
多虧了高分辨率的X射線計算機斷層掃描(CT)系統,使我們能夠認識到樣本的三維微結構,這不僅能夠判斷該樣本的實際情況,而且也能預測其特征。通過在物體內部進行分層虛擬移動產生的亞微米級分辨率的全三維信息,我們獲得了可用于研究和質量控制的全新分析方法。特別是像在安全方面應用的橡膠材料,計算機斷層掃描系統已經越來越多的被應用于生產工藝中,一直到最后的質量檢測。
