Durante casi un siglo, la introducción de nanopartículas en elastómeros ha dado lugar a nanocompuestos extraordinariamente resistentes que son críticos para tecnologías que van desde actuadores hasta neumáticos. Sin embargo, los mecanismos mediante los cuales ocurre este refuerzo han permanecido como una cuestión central abierta en la ciencia de materiales. Una hipótesis ampliamente debatida postula que interacciones fuertes entre polímero y partículas inducen “puentes vítreos” que cimentan partículas en una red cohesiva de percolación que resiste la elongación. Aquí, simulaciones de dinámica molecular muestran que las envolturas de partículas vítreas no proporcionan principalmente cohesión elongacional. En cambio, amplifican un mecanismo subyacente en el cual la competencia entre la red de relleno y la red de elastómero hace que el volumen del elastómero aumente durante la deformación. Esto induce contribuciones del módulo de volumen del elastómero, que es del orden de 1,000 veces mayor que su módulo de Young. Estos hallazgos establecen un entendimiento unificado del refuerzo a baja tensión en elastómeros llenos como emanando de la competencia volumétrica entre redes de partículas coexistentes y elastoméricas. Esto recontextualiza y unifica nuestra comprensión del refuerzo a baja tensión, proporciona un diagnóstico claro para la presencia de puentes vítreos y ofrece un principio de diseño para nanocompuestos elastoméricos resistentes.
Kawak et al. (Mon,) estudiaron esta cuestión.