「破壊に繋がるゴム内部構造の分布の違い」の三次元可視化に成功~耐摩耗性能を向上させたタイヤ開発に活用へ~

2025-07-25 京都大学

住友ゴムと京都大学などの研究チームは、大型放射光施設SPring-8を活用し、ゴムが破壊に至る内部構造の変化を三次元的に可視化することに成功しました。従来困難だった破壊の起点や原因となるナノ・ミクロスケールの構造分布を、放射光X線により詳細に観察。これにより、耐摩耗性や耐破壊性の向上に必要な構造の特定が可能となり、より長寿命なタイヤ開発への応用が期待されます。成果は2025年7月22日に国際誌「Small Structures」に掲載されました。

「破壊に繋がるゴム内部構造の分布の違い」の三次元可視化に成功~耐摩耗性能を向上させたタイヤ開発に活用へ~破壊に繋がるゴム内部構造の分布の違いを可視化

<関連情報>

ナノフィラーで強化されたゴムの破断前兆に関する新たな知見 New Insights into the Fracture Precursors of Rubber Reinforced with a Nanofiller

Hiroki Ogawa, Ryo Mashita, Hiroyuki Kishimoto, Shunsuke Ono, Wataru Yashiro, Taizo Kabe, Hiroyasu Masunaga, Mikihito Takenaka
Small Structures  Published: 21 July 2025
DOI:https://doi.org/10.1002/sstr.202500257

Abstract

Filler-reinforced rubber materials are used in tires, belts, and other items indispensable to the daily lives of people. The characteristic required to realize a circular economy is an improved fracture resistance, i.e., a longer product lifetime. To improve the fracture resistance, understanding the fracture mechanism of materials is essential. Fracture results from the appearance of microscopic cavities, but the understanding of the heterogeneous structural deformation factors (fillers and molecular chains) responsible for cavities remains inadequate. Herein, the first capture of fracture precursor phenomena using simultaneous X-ray scattering/absorption–computed tomography measurements is reported. As precursor phenomena, deformation induces a grain structure in which each grain has different alignment of silica particles and orientation of molecular chains, and exfoliation of molecular chains from the silica particle surface occurs between the grains. Capturing the precursor phenomena from the heterogeneity perspective provides new insight into the design of materials.

0102材料力学
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