近日，青岛科技大学高分子科学与工程学院雍占福团队在轮胎用高耐磨橡胶复合材料研究方面取得新进展。团队围绕天然橡胶/顺丁橡胶（NR/BR）复合材料中炭黑/白炭黑双向填料协同调控机制开展系统研究，揭示了填料网络结构演化与材料耐磨性能之间的内在联系，为高性能轮胎胎面胶设计提供了新的理论依据。相关成果发表于一区Top期刊《Wear》。

针对轮胎胎面胶在复杂服役工况下耐磨性能提升机理不清、填料网络调控缺乏量化设计依据等问题，研究团队以NR/BR复合材料为研究对象，设计了4组不同炭黑/白炭黑比例体系，系统考察了双向填料比例对复合材料微观结构、力学性能及磨耗行为的影响，并结合有限元分析建立了填料网络参数与耐磨性能之间的定量关联。

研究结果表明，随着白炭黑含量提高，复合材料中填料团聚体尺寸明显减小，填料分散性显著改善，表征填料网络强弱的Payne效应参数下降47.26%。与此同时，材料回弹性能和断裂伸长率分别最高提升9.7%和25.5%，300%定伸应力下降34.92%。在多方向Lissajous滑动磨耗工况下，优化配比后的复合材料磨耗体积较纯炭黑体系降低约25%，表现出更优异的耐磨性能。

Linear regression relationship between wear volume and tensile strength (a), rebound (b), elongation at break (c), and filler network parameter F (d); schematic diagram of the mechanism for improving wear resistance (e)

进一步机理分析发现，白炭黑引入后形成的动态氢键网络能够延缓填料网络破坏，抑制界面损伤及应变诱导链取向与结晶，从而降低裂纹扩展与磨粒剥离风险。线性回归结果显示，填料网络参数F与耐磨性能具有极强相关性，决定系数R²达到0.99，说明填料网络稳定性是影响材料耐磨行为的关键因素。有限元模拟进一步揭示了接触压力分布与磨损形貌之间的对应关系，为高耐磨橡胶复合材料设计提供了可量化研究路径。

该成果以“Mechanism study on the regulation of filler network and wear resistance of NR/BR composites by carbon black/silica bidirectional fillers”为题发表于《Wear》。青岛科技大学高分子科学与工程学院安景帅为论文第一作者，雍占福为通讯作者。

近年来，面向绿色轮胎与高端橡胶制品发展需求，团队持续围绕高分子复合材料结构设计、服役性能调控及工程应用开展深入研究。该项成果为轮胎用高耐磨橡胶材料设计提供了新的实验与理论支撑，也为高性能高分子复合材料开发提供了有益借鉴。