成功破解百年汽车轮胎黑色之谜 四川轻化工大学科研团队炭黑研究新理论有望引领行业变革

封面新闻记者 刘恪生

近日，在高分子科学领域，一项具有重大突破意义的研究成果引发广泛关注：由四川轻化工大学材料科学与工程学院陈建教授带领的科研团队，独立提出炭黑超硬度等新概论，对橡胶耐磨补强作出颠覆性诠释，成功破解百年汽车轮胎黑色之谜，为高分子科学行业带来理论与实际的双重指导意义。

陈建在会上作学术交流

提出炭黑研究新理论 有望引发行业技术新变革

陈建教授在多年的高分子物理教学中，发现现有理论对炭黑提高耐磨性的解释存在不足。主流理论虽能解释部分实验现象，但无法预测炭黑加入量与性能关系等问题，而陈建教授提出的炭黑表面高硬度概论及完整的炭黑补强耐磨三要素理论，具备预测与判断功能，可直接用于企业科技发展和高校教学内容更新。

“新炭黑补强耐磨理论关键要点众多，炭黑在橡胶补强中具有不可替代性，陈建教授的新理论包括发现炭黑表面超硬度及其对耐磨性的根本作用，以及炭黑活性来源于表面晶片层、结合胶层形成是补强必要条件等。”

该团队相关负责人介绍，该理论对橡胶轮胎耐磨性的新解释认为，轮胎工作时是炭黑颗粒接触地面，炭黑表面超硬度是耐磨关键因素，这对炭黑生产企业和轮胎企业至关重要。

近年来，陈建教授炭黑研究团队在国家自然科学基金支持下不断取得成果。2010年申请命中国家自然科学基金，也是炭黑产业的第一项自然基金，引起炭黑产业界振奋。2016年第二个炭黑活性国家自然科学基金命中，2021年第三个炭黑结合胶国家自然科学基金命中。

不仅如此，该团队的炭黑研究成果非常丰硕。用盒子法计算炭黑分形值，建立微观形貌结构数据库，研究生伍雅峰和孟春财拍出高质量图片，确定高结构炭黑聚集体结构特点，受此启发开展螺旋纳米纤维实验。比较炭黑与白炭黑的高温离胀热解，利用SPM针尖力曲线技术与反气相色谱技术探索炭黑表面活性点，虽未完全搞清活性点问题，但为后续研究提供了方向。2018年研究成果整理成册出版，得到读者热烈响应，多家企业前来交流。

讨论实验时获得灵感 在全国炭黑展望会引发轰动

陈建教授是怎样发现的这个新理论？“陈建炭黑超硬度发现充满戏剧性，2020年新冠疫情期间，小组研究遇瓶颈，研究曾一度停滞。”

该负责人介绍，后来，在与研究生讨论实验时获得灵感，经过艰苦实验，测定炭黑表面硬度，在全国炭黑展望会引发轰动，2023年在世界炭黑大会上正式宣布，引发中外企业和橡胶媒体关注。

然而，轮胎、炭黑行业面临诸多挑战。近年炭黑基础理论研究停滞，老一代科学家离世或退休后缺乏新研究者。王梦姣先生提出的区分炭黑表面活性的反气相色谱法未在企业贯彻，也未上升为国际标准。若解释不清炭黑补强的本质，轮胎技术将陷入被动，面临替代填料、大数据与人工智能等诸多挑战。

陈建教授团队的研究成果为炭黑和轮胎行业带来新希望与挑战，期待这一创新理论能得到广泛认可与应用，推动行业不断向前发展。