只有幾個月後，最喜歡的跑步鞋底會損壞。如果有辦法讓他們停留更長的時間，治療他們的震驚和便利，那會是什麼樣？最近，深入研究了這些鞋中使用的泡沫的小結構，以清楚地了解它們為什麼惡化。隨著現代攝影技術的使用，研究人員揭示了有關導致這種材料惡化的微變化的有趣細節，從而為將來的運動鞋帶來了希望。
來自 3SR實驗室 （的 大學Grenble Alpes– CNR 和 Grenble INP）由LaurentOrgéas博士與COWSORS，Clara Aimar博士，Pr Sabine Rolland du Roscoat和Lucie Bailly博士一起領導 decatlon是深入鑽入跑步鞋中使用的封閉彈性體細胞的疲勞機制。他們在《聚合物雜誌測試》中發表的發現揭示了有關這些材料如何隨著時間和壓力下降的重要性信息，這是對設計更耐用的運動鞋的更有價值的信息的重要信息。
該研究的重點是乙酸乙酯（EVA），由於出色的能量吸收特性，該研究是跑步鞋中間的一般材料。即使它被廣泛使用，但是尚不清楚EVA泡沫在應力下的降解過程，尤其是機械疲勞與細胞水平變化之間的聯繫。
為了解決此問題，團隊不斷使用循環壓縮測試並在EVA樣本中中斷。他們使用先進的微視術X射線來捕獲3個維度，並在疲勞測試之間和之後，首先在泡沫的細胞結構上進行細胞結構的細節。該技術使研究人員可以觀察泡沫的微生物結構如何在壓力下發展，從而使圖像更加清楚疲勞驅動的機制。
研究人員準備了一個細緻的泡沫樣品進行測試。它們從將EVA泡沫開始，該泡沫切成小圓柱樣品。這些示例在重複的壓縮週期之下，以模擬使用過程中鞋中中間跑步的應力。通過使用連續和中斷的壓縮測試，研究人員可以比較泡沫在不同條件下工作的方法以及如何在其餘時間之後恢復其形狀。
研究的重要發現之一是確定由兩個主要疲勞引起的缺陷：彎曲塑料和細胞壁上的淚水或孔的形成。注意到這些缺陷可顯著參與泡沫的機械疲勞，從而導致漆材料的恢復性能。當騎自行車暫時停止時。 “自行車的中斷有助於根據壓縮核心觀察平坦的細胞，塑料的捲曲以及細胞壁的撕裂/孔的增加。”
研究表明，在連續循環過程中，EVA泡沫的機械特徵以預測的方式降低。前5,000個泡沫弱點很大。第一個分解之後是連續下降。研究人員觀察到，這些變化與循環增加時觀察到的微觀結構的缺陷密切相關。
此外，該研究強調了其餘時間測試EVA泡沫疲勞的重要性。該示例被中斷。恢復是由泡沫粘度的性質和卡在電池內的氣體壓力引起的。 “這些發現，某些泡沫在應力週期之間恢復的能力對於長期操作很重要。”
在實際使用方面，這項研究為設計更耐用的跑步鞋提供了寶貴的見解。了解壓力下EVA泡沫中微生物的變化可以幫助製造商開發更耐疲勞的材料。這可能會導致運動鞋可維持衝擊特性和更長的能量吸收，提高跑步者的效率和便利性。
使用微傳輸X射線是這項研究的核心。這種非拆除的攝影技術使科學家能夠創建一個3D模型，其中包含泡沫內部結構的細節。通過比較測試疲勞之前和之後拍攝的圖像，研究人員將看到泡沫的內部體系結構如何隨著時間而變化。他們注意到，最初和散佈的泡沫細胞隨著重複的壓縮而變得不尋常和不尋常。 Orgers博士說：“ 3D攝影使我們真正了解顯微鏡水平上泡沫的結構。”
該研究還使用了數字語音關係，這是一種比較測試過程過程中圖像的方法，以找到泡沫中發生的3D應力量。這種方法使研究人員可以將這些應力測量值與細胞壁的範圍以及眼淚或高度準確的孔的發展聯繫起來。通過這些高級攝影技術的結合，團隊可以將泡沫的機械性能和特定結構變化連接起來，從而了解對疲倦過程的全面了解。
總而言之，Orgéas博士及其同事的研究是了解彈性體細胞泡沫中疲勞機制的重要步驟。通過將機械疲勞與特定微觀結構的變化聯繫起來，這項研究介紹了開發更耐用和靈活的材料的路線，尤其是在運動和田徑運動中。
參考期刊
Aimar，C。 ，Orgéas，L。 ，Rolland du Roscoat，S.，Bailly，L。 ，＆FerréSentis，D。 （2023年）“泡沫機制彈性封閉牢房：機械研究和微觀結構，使用微傳輸X射線檢查和微觀結構”
山： https://doi.org/10.1016/j.polymerting.2023.108194
