Sự xuống cấp của vật liệu và thành phần có thể dẫn đến những thất bại và tai nạn khác nhau. Do đó, việc giám sát keonhacai dấu hiệu suy thoái là rất cần thiết để ngăn chặn keonhacai sự cố và thời gian chết. Điều này đặc biệt thách thức đối với cao su, vì một mình ngoại hình bên ngoài không tiết lộ sự xuống cấp bên trong (thư giãn căng thẳng), gây khó khăn cho việc đánh giá tình trạng của nó. Để giải quyết vấn đề này, NOK đang thúc đẩy nghiên cứu để đánh giá sự thư giãn căng thẳng bằng cách hình dung cấu trúc bên trong của cao su và keonhacai phản ứng hóa học. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giải thích cách suy thoái bên trong xảy ra trong cao su được hình dung trong thực tế.

Trực quan hóa cấu trúc phân tử keonhacai cao su bằng phương pháp tương tự như MRI y tế

Hiểu keonhacai cơ chế thư giãn căng thẳng trong cao su đòi hỏi một cách tiếp cận nhiều mặt, từ vĩ mô đến cấp độ siêu nhỏ. Một phương pháp để phân tích cao su ở quy mô kính hiển vi là thông qua một dụng cụ gọi là NMR (cộng hưởng từ hạt nhân). Điều này cho phép chúng ta quan sát trạng thái liên kết ngang và di động phân tử trong cao su.

Nguyên tắc đằng sau NMR giống như được sử dụng trong MRI (hình ảnh cộng hưởng từ) trong keonhacai cài đặt y tế. Khi một mẫu được đặt trong một từ trường mạnh, spin hạt nhân của keonhacai nguyên tử thẳng hàng theo cùng một hướng. Áp dụng sóng từ tính xung kích thích hạt nhân và thời gian cần thiết để spin hạt nhân trở lại trạng thái ổn định được đo.

keonhacai phân tử nhanh hơn va chạm với nhau, chúng càng mất năng lượng và trở về trạng thái ổn định. Hình 1 cho thấy sự chuyển đổi cường độ năng lượng. Đường cong màu đỏ biểu thị keonhacai trường hợp trong đó năng lượng ổn định nhanh chóng, trong khi đường cong màu xanh cho thấy sự ổn định chậm hơn, cho thấy ít va chạm phân tử hơn và thời gian dài hơn để trở về trạng thái ổn định.

Khi được áp dụng cho cấu trúc bên trong của cao su, keonhacai điểm liên kết ngang càng có nhiều, chuyển động phân tử bị hạn chế càng trở nên khó khăn, khiến chuyển động trở nên khó khăn. Ngược lại, khi có ít điểm liên kết ngang hơn, vật liệu tiếp cận trạng thái giống như chất lỏng, cho phép keonhacai phân tử di chuyển tự do hơn. Đối với cao su có nhiều điểm liên kết ngang và ứng suất mạnh hơn, keonhacai phép đo NMR cho thấy sự suy giảm cường độ của thép, giống như đường cong màu đỏ trong biểu đồ, cho thấy sự ổn định trong thời gian ngắn hơn.

Vui lòng mở rộng màn hình để xem

Trong nghiên cứu truyền thống, kết quả đo NMR được biểu thị bằng cách sử dụng keonhacai công thức gần đúng kết hợp một số hàm cấp số nhân hoặc Gaussian (phù hợp với chức năng) và sau đó được liên kết với cấu trúc cao su. Tuy nhiên, phương pháp này khác nhau tùy thuộc vào cách keonhacai nhà nghiên cứu kết hợp keonhacai chức năng, thực hiện thách thức đánh giá tiêu chuẩn hóa (Hình 2). Để giải quyết điều này, keonhacai đường cong trong keonhacai biểu đồ này được phân tích bằng cách sử dụng biến đổi Laplace nghịch đảo (Hình 3).

Vui lòng mở rộng màn hình để xem

Vui lòng mở rộng màn hình để xem

Phương pháp này liên quan đến việc thực hiện biến đổi Laplace nghịch đảo trên dữ liệu đo NMR để tiến hành phân tích quang phổ. Phân tích quang phổ là quá trình phân tích và trích xuất keonhacai thành phần riêng lẻ từ thông tin bao gồm nhiều thành phần hỗn hợp. Khi kết quả đo NMR được xử lý thông qua biến đổi Laplace nghịch đảo, keonhacai đỉnh khác biệt xuất hiện cho keonhacai thành phần chính. keonhacai đỉnh này có thể nhìn thấy nổi bật trong biểu đồ ở phía bên phải của Hình 3.
Sử dụng phương pháp này, sự khác biệt về tốc độ giảm cường độ trong kết quả đo có thể được xác định bằng cách kiểm tra keonhacai vị trí của keonhacai đỉnh trong phổ. Đỉnh lớn ở phía bên trái đại diện cho keonhacai liên kết chéo hoặc sự vướng víu của chuỗi polymer, cho thấy một trạng thái tương tự như một chất rắn bị ràng buộc (với sự suy giảm mạnh mẽ về cường độ). Khi keonhacai đỉnh chuyển sang bên phải, chúng chỉ ra một trạng thái gần hơn với chất lỏng di chuyển tự do.

Bây giờ chúng ta hãy xem một ví dụ trong đó cao su đã bị suy thoái cố tình và sau đó được phân tích. Cao su đã bị suy giảm trong không khí ở nhiệt độ 150 ° C. Oxy trong không khí khiến keonhacai chuỗi polymer trong cao su bị vỡ. Sự xuống cấp theo thời gian đã được đo lường và phân tích. keonhacai kết quả được hiển thị trong Hình 4. Đường màu đen biểu thị trạng thái trước khi xuống cấp, đường màu xanh cho thấy sự xuống cấp sau 2 giờ, màu đỏ sau 3 giờ, màu tím sau 12 giờ và màu vàng sau 24 giờ.

Điều này chứng minh rằng khi thời gian phơi sáng ở nhiệt độ cao tăng, đỉnh cao nhất trở nên nhỏ hơn và chuyển sang phải. keonhacai sự thay đổi sang bên phải cho thấy keonhacai trạng thái gần hơn với chất lỏng - có nghĩa là nhiều chuỗi polymer đang bị phá vỡ, và sự xuống cấp đang diễn ra.

Vui lòng mở rộng màn hình để xem

Một hiện tượng hấp dẫn có thể được quan sát ở đây. Đỉnh thứ hai, nằm xa hơn bên phải, dần dần chuyển sang bên trái và phát triển lớn hơn, tương phản với đỉnh cao nhất. Một sự thay đổi sang bên trái cho thấy keonhacai phân tử đang trở nên ít di động hơn. Nói cách khác, keonhacai chuỗi polymer phá vỡ và tạo hai đầu, tăng số lượng của chúng và chúng cũng trở nên ngắn hơn, làm giảm tính di động của chúng (Hình 5). Phân tích này cho thấy sự xuống cấp làm thay đổi đáng kể cấu trúc bên trong của cao su, một phát hiện được thực hiện thông qua phân tích biến đổi Laplace nghịch đảo.

Vui lòng mở rộng màn hình để xem

Phân tích keonhacai phản ứng hóa học bằng cách tận dụng hiện tượng cao su "phát sáng" trong quá trình suy thoái

Ngoài phân tích cấu trúc phân tử được thảo luận cho đến nay, NOK đang thúc đẩy nghiên cứu tập trung vào keonhacai phản ứng hóa học được phân tích. Cách tiếp cận này nắm bắt sự xuống cấp gây ra bởi những thay đổi trong cấu trúc cao su liên kết chéo và cũng giúp xác minh tính hiệu quả của keonhacai biện pháp chống giảm dần. Khi kết hợp với phân tích cấu trúc phân tử, nó cung cấp sự hiểu biết sâu sắc hơn về quá trình suy thoái.

keonhacai loại phương pháp phân tích hóa học là quan sát tại chỗ của sự phân hủy oxy hóa của polyme. Thật thú vị, khi cao su xuống cấp, nó phát ra keonhacai ánh sáng mờ nhạt là vô hình đối với mắt người. Hiện tượng này được áp dụng bằng phương pháp phân tích.

Phân hủy oxy hóa có thể được phân tích bằng cách sử dụng hóa trị liệu, một quá trình phát xạ ánh sáng hóa học (Hình 6). Phương pháp phát quang đề cập đến sự phát xạ của ánh sáng mà không sử dụng điện. Ví dụ, keonhacai que phát sáng được người hâm mộ sử dụng trong keonhacai buổi biểu diễn trực tiếp tại keonhacai mối quan tâm pop phát ra ánh sáng thông qua phản ứng hóa học này.

uốn cong keonhacai thanh phát sáng kích hoạt keonhacai phản ứng hóa học liên quan đến luminol. Trong phản ứng này, luminol biến thành keonhacai chất khác, giải phóng ánh sáng khi nó ổn định trạng thái năng lượng của nó. Tương tự, phát quang xảy ra khi năng lượng từ phản ứng hóa học được phát ra dưới dạng ánh sáng. Quan sát ánh sáng phát ra làm cho nó có thể đo mức độ của phản ứng hóa học.

Vui lòng mở rộng màn hình để xem

Từ góc độ hóa học, cao su trải qua một hiện tượng gọi là quá trình oxy hóa tự động, trong đó keonhacai polyme xuống cấp do ảnh hưởng của năng lượng nhiệt và oxy trong không khí. Thông thường, keonhacai nguyên tử và phân tử ghép keonhacai electron ở hai, tạo ra trạng thái ổn định. Khi cao su tiếp xúc với nhiệt và phản ứng với oxy, keonhacai electron trở nên kích thích, di chuyển và tạo ra keonhacai electron không ghép đôi được gọi là keonhacai gốc peroxide. keonhacai gốc này rất không ổn định và tạo ra keonhacai carbonyl trạng thái kích thích khi chúng ổn định, giải phóng năng lượng trong quá trình này. Sự giải phóng năng lượng này cũng tạo ra sự phát quang hóa học, có thể được quan sát như một cách để theo dõi keonhacai phản ứng suy thoái của cao su.

Ánh sáng phát ra cực kỳ mờ nhạt và không thể nhìn thấy bằng mắt thường, không giống như gậy phát sáng. Để giải quyết vấn đề này, một thiết bị đặc biệt gọi là máy phân tích phát quang, sử dụng ống quang hóa, được sử dụng để phát hiện keonhacai phát thải ánh sáng mờ này trong khi áp dụng nhiệt cho mục tiêu được phân tích (Hình 7). Để mô phỏng tốt hơn keonhacai điều kiện sử dụng cao su, NOK đã phát triển đồ đạc chuyên dụng để duy trì cao su ở trạng thái biến dạng trong quá trình quan sát.

Vui lòng mở rộng màn hình để xem

Theo dõi hóa phát quang cho phép điều tra định lượng mức độ nhạy cảm của cao su mục tiêu đối với sự thoái hóa oxy hóa. Quan sát này sử dụng keonhacai thiết bị gọi là máy phân tích phát quang. Vì cường độ của phát quang tăng lên khi phản ứng hóa học bắt đầu, thời gian cần thiết cho sự gia tăng này xảy ra được sử dụng để đánh giá tính nhạy cảm. Nói cách khác, phản ứng hóa học của sự thoái hóa polymer do quá trình oxy hóa có thể được hình dung (Hình 8). Thời gian cho đến khi sự gia tăng cường độ ánh sáng bắt đầu phụ thuộc vào quá trình oxy hóa dễ dàng xảy ra. Lần này càng ngắn, vật liệu càng dễ bị phân hủy bởi oxy, trong khi thời gian dài hơn cho thấy độ bền cao hơn.

Vui lòng mở rộng màn hình để xem

Hình 9 Lớp phủ thư giãn ứng suất và đồ thị phát quang cho thấy quá trình oxy hóa polymer và phân hủy với đồ thị keonhacai sự phân hủy cấu trúc liên kết chéo được quan sát qua NMR. Biểu đồ này cho thấy rõ nơi những thay đổi trong cấu trúc liên kết chéo hoặc sự phân hủy polymer bắt đầu. Trong ví dụ này, bằng chứng là sự giảm đáng kể trong thư giãn căng thẳng phần lớn bị ảnh hưởng bởi những thay đổi trong cấu trúc liên kết chéo gây ra bởi sự phân hủy oxy hóa keonhacai chuỗi polymer.

Vui lòng mở rộng màn hình để xem

Ứng dụng quan sát phát quang ngoài suy thoái cao keonhacai

Phương pháp phân tích phát quang cũng có thể được áp dụng cho keonhacai vật liệu khác ngoài cao su, chẳng hạn như nhựa. Một ví dụ liên quan đến nhựa là sự hình thành keonhacai mạch điện tử trên keonhacai chất nền mỏng và bền, keonhacai sản phẩm được gọi là FPC (mạch in linh hoạt) (Hình 10). Gần đây, MEKTEC (tên đã thay đổi từ Nippon Mektron vào tháng 7 năm 2024) đã nhận được yêu cầu ngày càng tăng từ khách hàng đối với keonhacai sản phẩm có thể chịu được nhiệt độ khoảng 200-250 ° C để có thể sử dụng chúng trong keonhacai chất bán dẫn điện được lắp đặt trong EV (xe điện) và keonhacai ứng dụng khác.

Vui lòng mở rộng màn hình để xem

Vật liệu cơ bản cho FPC bao gồm lá đồng liên kết với một hoặc cả hai mặt của polyimide bằng cách sử dụng chất kết dính dựa trên nhựa. Chất kết dính này được kiểm tra và đánh giá trước để xác định khả năng chịu được nhiệt độ cao. Trong keonhacai đánh giá kháng nhiệt ô tô, FPC liên tục được làm nóng trong khoảng 3.000 giờ để đảm bảo rằng cường độ vỏ (cường độ cần thiết để gọt vỏ dính dưới lực bên ngoài) không giảm xuống dưới giá trị tiêu chuẩn. Biểu đồ bên trái trong Hình 11 cho thấy một ví dụ về kết quả đánh giá như vậy. Khi không có biện pháp biện pháp nào được áp dụng, cường độ giảm nhanh, đạt 0 trong vòng 500 giờ. Ngược lại, keonhacai vật liệu có keonhacai biện pháp chống oxy hóa duy trì sức mạnh của chúng trong tối đa 2.000 giờ.

Kết quả đánh giá sự phân hủy chất kết dính dựa trên nhựa bằng cách sử dụng phân tích hóa phát quang được thể hiện trong biểu đồ bên phải của Hình 11. Đỉnh phát xạ ánh sáng sau 20 phút đối với keonhacai vật liệu không có biện pháp đối phó, trong khi đối với keonhacai vật liệu đối phó với keonhacai vật liệu đối phó, đỉnh cao xảy ra sau 30 phút. Điều này cho thấy làm thế nào hiệu quả của keonhacai biện pháp đối phó có thể được xác minh.

Vui lòng mở rộng màn hình để xem

Trạng thái xuống cấp của vật liệu không thể được hiểu đầy đủ thông qua quan sát bề mặt. Tương tự, khả năng kháng nhiệt, lực bên ngoài và keonhacai chất hóa học không thể luôn được kiểm tra kỹ lưỡng trong thời gian dài trong môi trường trong thế giới thực. Vì lý do này, điều cần thiết là phải hiểu, nắm bắt và quan sát cấu trúc bên trong của vật liệu và điều tra keonhacai cơ chế suy thoái. Khả năng kỹ thuật để phát triển keonhacai phương pháp cho keonhacai cuộc điều tra như vậy cũng quan trọng như thiết kế và sản xuất là đảm bảo độ tin cậy của keonhacai sản phẩm và quy trình sản xuất.

Trở lại danh sách