橡膠含有氧化鋅和硫磺等添加劑，其作用是提高強(qiáng)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(huì)產(chǎn)生缺陷，導(dǎo)致產(chǎn)品過(guò)早老化。“如果硫磺等成分不能很好地分散，那就會(huì)產(chǎn)生局部的硬點(diǎn)(hard spots)。”Penumadu表示，“硬點(diǎn)會(huì)吸收大量的機(jī)械和熱應(yīng)力，使材料過(guò)早地老化。”
即使是寬度只有頭發(fā)絲那么大的缺陷，也會(huì)減少汽車輪胎等大型橡膠部件的壽命。在安全和經(jīng)濟(jì)方面導(dǎo)致不良影響。
一個(gè)長(zhǎng)期困擾橡膠行業(yè)的問(wèn)題是，如何在造成問(wèn)題之前發(fā)現(xiàn)這些缺陷。
“目前的方法是切出一小塊橡膠樣品，然后在光學(xué)顯微鏡下觀察。”Penumadu說(shuō)，“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(cè)一個(gè)不透明的樣品中哪些地方需要檢查。”此外，光學(xué)顯微鏡不能對(duì)橡膠的具體成分做出區(qū)分——例如，硫磺和氧化鋅在顯微鏡中都顯示為白色斑點(diǎn)。
X-CT讓我們無(wú)創(chuàng)地看到材料的內(nèi)部以及每個(gè)成分的實(shí)際分布情況
X-CT數(shù)據(jù)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(yè)發(fā)現(xiàn)和預(yù)測(cè)材料缺陷的能力，最終將有助于制造出質(zhì)量更穩(wěn)定持久的橡膠產(chǎn)品。
多虧了高分辨率的X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT）系統(tǒng)，使我們能夠認(rèn)識(shí)到樣本的三維微結(jié)構(gòu)，這不僅能夠判斷該樣本的實(shí)際情況，而且也能預(yù)測(cè)其特征。通過(guò)在物體內(nèi)部進(jìn)行分層虛擬移動(dòng)產(chǎn)生的亞微米級(jí)分辨率的全三維信息，我們獲得了可用于研究和質(zhì)量控制的全新分析方法。特別是像在安全方面應(yīng)用的橡膠材料，計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)已經(jīng)越來(lái)越多的被應(yīng)用于生產(chǎn)工藝中，一直到最后的質(zhì)量檢測(cè)。
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