Payne效应是指填充橡胶在动态加载下，储能模量（也称为弹性模量）随着应变幅度的增加而下降的现象。这一效应与橡胶材料的黏弹性特性密切相关，主要表现在填充橡胶复合材料的动态力学行为上。Payne效应的发现对于理解和改进橡胶复合材料的性能具有重要意义，尤其是在轮胎制造和其他橡胶制品的应用中。
Payne效应的成因可以从以下几个方面进行解释：
1. 填料网络的破坏与重组：在橡胶基体中，填料粒子形成的网络结构在受到动态加载时会发生破坏和重组，这影响了材料的储能模量。
2. 聚合物链在填料表面的吸附与脱附：聚合物分子链在填料粒子表面的吸附作用在动态加载下会发生变化，影响材料的力学性能。
3. 聚合物分子链的缠结与解缠结：动态加载下，聚合物分子链之间的缠结状态也会发生变化，这同样会影响橡胶的储能模量。
4. 填料粒子周围聚合物玻璃壳层的应变软化效应：填料粒子周围的聚合物形成的玻璃态壳层在应变作用下会发生软化，进而影响整个复合材料的模量。
5. 分子模拟技术：通过分子动力学模拟，可以更深入地理解Payne效应的微观机理，包括填料粒子的分散状态、聚合物分子链与填料粒子的相互作用等。
6. 实验观察与模型建立：通过实验观察和理论模型的建立，可以定量描述Payne效应，如Kraus、Ulmer、Maier和Goritz等研究者提出的模型，以及通过非线性流变学模型和黏性函数建立的唯象方程。
7. 填料的分布和间距：填料粒子的分布和它们之间的间距是影响Payne效应的重要因素。填料粒子间距的分布可以作为描述填料增强能力的准确指标。
8. 环境因素：如温度、填料含量及界面修饰剂用量等，也会对Payne效应产生影响。
Payne效应的研究对于橡胶复合材料的设计和应用至关重要，它有助于提高材料的耐磨性、减少能量损耗，并延长产品的使用寿命。
