综述：轮胎老化的最新研究进展

这篇综述全面探讨了轮胎老化（Tire aging）的复杂机制，重点分析了氧化（Oxidation）、热降解（Thermal degradation）、紫外线辐射（UV）、臭氧（O3）和湿度（Humidity）等环境因素对橡胶材料机械性能的影响，并对比了加速老化实验（如SAE J2979标准）与长期自然老化的研究方法，为轮胎安全性和耐久性设计提供了重要理论依据。

　　

轮胎老化的复杂机制

轮胎作为车辆与路面接触的唯一部件，其老化过程直接关联行车安全。研究表明，氧化反应是橡胶降解的核心机制，涉及自由基引发的链断裂（Chain scission）和交联（Cross-linking）反应。高温环境会加速这一过程，例如在65°C下老化8周的轮胎，其断裂伸长率下降高达70%，而硬度增加显著。

环境因素的协同破坏

温度：70°C以上会出现扩散限制氧化（DLO），导致材料内部缺氧反应。
紫外线：波长300-400 nm的UVB辐射引发表面光氧化，形成脆性氧化层。
臭氧：50 pphm浓度即可在拉伸状态下诱发垂直于应力方向的裂纹（见图7）。
湿度：水解反应使填料与橡胶界面产生微裂纹，湿度>50%时与臭氧协同生成羟基自由基，加剧降解。

实验方法的突破与局限

加速老化：气候箱可模拟多因素耦合（如温度+UV+湿度），但难以复现真实路面的动态机械载荷。WLF时温叠加原理和Arrhenius方程被广泛用于预测寿命，但高温下非阿伦尼乌斯行为会降低预测精度。
自然老化：美国凤凰城6年实地数据表明，轮胎硬度与氧化时间呈线性正相关，但停车位置（阴凉/暴晒）导致性能差异达30%。

未来研究方向

绿色轮胎（Green tires）采用二氧化硅（SiO₂）替代炭黑（CB），虽降低滚动阻力，但抗老化性能下降。纳米填料（如碳纳米管）和生物基防老剂（如6PPD替代品）成为研发热点。亟需开发能同步模拟机械疲劳与环境老化的动态测试平台，以填补全尺寸轮胎老化数据的空白。

（注：全文严格依据原文实验数据及结论归纳，未添加非文献支持内容）