欧洲X射线自由电子激光设备公司(European XFEL GmbH)的科学家们在轮胎胶料领域取得了重要突破，通过世界上最短的时间分辨率成功观测到了聚丁二烯和炭黑这两种轮胎中常用的橡胶成分的分子运动。这一研究不仅揭示了这两种成分在原子尺度上的显著相互作用，而且为改进轮胎胶料的降解过程和开发更具耐久性的材料提供了新的理论基础。
轮胎胶料作为一种复合材料，通常包含合成橡胶，比如聚丁二烯，以及添加的纳米颗粒，比如炭黑，以提高其物理性能。在行驶过程中，轮胎受到强大的力的作用，导致各部件相互移动，从而引起材料的磨损和退化。为了全面评估轮胎性能，不仅需要了解复杂颗粒网络的静态结构，还需要深入了解聚合物和纳米颗粒之间的相互作用及它们各自的运动，因为这些动力学特征直接影响材料的性能，特别是耐磨性。
欧洲XFEL公司的研究员佐藤德(Tokushi Sato)表示：“我们运用最新开发的衍射X射线闪烁法，在原子尺度上同时探测到聚合物链和添加剂纳米颗粒的快速变化。我们观察到聚丁二烯和炭黑之间存在显著的相互作用，这表明聚丁二烯的流动性会受到添加的炭黑类型的影响。”他补充道，每个胶料样品含有不同种类的炭黑，实验证明在不同炭黑样品中，聚丁二烯在炭黑颗粒表面的移动速度各异，而结合更牢固的样品则导致轮胎性能更佳。
这项研究结果不仅对实验室条件下研究轮胎胶料的降解过程提供了改进方法，还为设计出具有增强耐久性的材料提供了重要参考。除了欧洲XFEL公司之外，日本、澳大利亚和新西兰的研究机构以及日本住友橡胶工业公司也在这一领域进行了类似的研究。
