亀裂が広がる速度を決めるメカニズムを解明～ゴム製品の強靭化・薄型化による省資源化・軽量化への第一歩～

東京大学 生産技術研究所の梅野 宜崇 教授、久保 淳 助教、東京大学 大学院工学系研究科の作道 直幸 特任助教、お茶の水女子大学 理学部の奥村 剛 教授、ブリヂストンの森下 善広 研究員、角田 克彦 首席研究主幹、京都工芸繊維大学の浦山 健治 教授らの研究グループは、ゴム材料の亀裂進展速度が急激に変化する「速度ジャンプ現象」のメカニズムを明らかにしました。

速度ジャンプは古くから知られた現象であり、そのメカニズムに関してはいくつかの仮説が提案されていましたが、完全な解決には至っていませんでした。本研究では、近年提案された２種類の仮説が本質的に等価であることを示し、さらにそれらの仮説から導かれる予測が実験と良く整合することを実証しました。このようにシミュレーション・理論・実験の協奏によって、亀裂先端でのガラス転移によって速度ジャンプが引き起こされるということが明らかとなりました。

速度ジャンプ現象はゴム材料の耐久性と強い相関関係があることが知られており、そのメカニズムが明らかになったことで、ゴム材料を強靭化・高耐久化するための材料設計指針が得られると期待されます。

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本研究成果は、２０２１年７月２９日にアメリカ物理学会発行の「Physical Review Materials」のオンライン版に掲載されました。

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