住友ゴム工業と茨城大学は、茨城大学が新たに開発した量子線顕微鏡を用いて、タイヤ用ゴムに含まれるさまざまな材料を選択的に観測できる手法を確立した。

この手法は、既に製品化されているタイヤ用ゴムそのものの評価が可能になる画期的なもので、今後の材料開発への利用が期待されると云う。

両者はまた、この手法を用いることで、ゴム内部の硫黄架橋（※1）の粗い部分・密な部分（粗密）を鮮明に観測することに、世界で初めて（※2）成功した。

自動車のタイヤ用ゴムは、天然ゴムや合成ゴムなどのポリマー、カーボンやシリカなどの補強材など数十種類の材料から構成され、それぞれの材料がタイヤ内部で階層構造を作っている。

このため、タイヤ性能の向上にはタイヤ用ゴムの内部の各材料をそれぞれ分けて観察し、その階層構造を明らかにすることが必要になると云う。

特にゴムの弾性を生み出す硫黄架橋の構造は、ゴムの強度や劣化などの経年変化に大きく関係すると考えられているが、これまでは硫黄以外の補強材の情報が混じった画像データしか入手することができず、ゴム内部での詳細な構造は未解明だった。

茨城大学が開発した動的核スピン偏極装置

そんな中、両者は今回、タイヤ用ゴム内部の材料を選択的に観測できる手法を確立。その結果、硫黄架橋の粗密の選択的観測に成功し、通常の観察では入手できなかった硫黄架橋や、その他の補強材といった特定の成分がそれぞれ色付けされた鮮明な画像を得た。

住友ゴムは、これにより、タイヤそのものの構造の評価が、今後可能になるとしている。さらに、この画像を活用して、燃費性能や耐摩耗性能などに優れたタイヤの内部構造を導き出すことで、材料開発の加速化が期待できるとしている。

※1：硫黄を混ぜた生ゴムに、熱と圧力を加えることでゴム内部のポリマー同士を連結させること。これにより高い弾性を持つゴムとなる。

※2：硫黄架橋の粗密をナノレベルで選択的に観測したことについて。住友ゴム工業調べ。

■（茨城大学）新開発の量子線顕微装置でタイヤ用ゴム材料物質の選択的な観測に初成功：https://www.ibaraki.ac.jp/news/2020/01/23010639.html