يمكن تشبيه المطاط المحتوي على جسيمات نانوية بلعبة شدّ الحبل: فالمصفوفة البوليمرية (polymer matrix) تشدّ في اتجاه، وشبكة الجسيمات النانوية تشدّ في الاتجاه المقابل. وما دامت القوتان متوازنتين، تبقى المادة متماسكة. لكن يكفي أن تجذب جهة واحدة بقوة مفاجئة حتى يتمزق النسيج. وهذا الجذب المفاجئ تحديدًا هو ما رصده العلماء في نموذج حاسوبي حين مدّوا مطاطًا يحتوي على عناقيد من الجسيمات النانوية.

كان يُعتقد سابقًا أن الفراغات داخل المطاط تنمو انطلاقًا من عيوب مجهرية، مثل ثقب في بنطال قديم. لكن النموذج لم يكن يحتوي على أي عيوب، ومع ذلك ظهرت الفراغات. وتبيّن أن السبب هو أن الشد يُولّد ضغطًا سالبًا داخل المصفوفة البوليمرية، وكأن أحدًا يشدّ وترًا في داخل المادة. وفي الوقت نفسه يصبح الضغط داخل شبكة الجسيمات موجبًا، وهذا التوازن هو ما يقوّي المطاط.

عند شدّ خفيف، تظل الجسيمات قادرة على إعادة الترتيب وتفريغ الإجهاد. يشبه ذلك حشدًا من الناس في ممر ضيق يتزحزح قليلًا ليُمرّ شخص واحد. أما عند الشد القوي، فتصطفّ الجسيمات في أشرطة عرضية بالنسبة إلى اتجاه التشوّه وتفقد قدرتها على الحركة. وهنا يحدث انحشار متجدد، وكأن الحشد ارتطم بجدار. في تلك اللحظة يتزايد الضغط الموضعي تزايدًا انهياريًّا، وتتكوّن فراغة في المادة.

بلغ الضغط الذي يحدث عنده ذلك في النموذج نحو 4 ميغاباسكال. والمثير للدهشة أن القيمة التجريبية للمطاط الحقيقي المحتوي على الكربون الأسود (carbon black) تساوي 4.3 ميغاباسكال، أي تطابق شبه تام، مع أن المنظومتين مختلفتان. وهذا يدل على أن الآلية عامة وشاملة.

تعود الخلاصة بنا إلى الحبل: فتقوية المطاط وانهياره ليسا عمليتين منفصلتين، بل وجهان لشدّ واحد. وإذا تعلّمنا التحكم في حركة الجسيمات، أمكننا تأخير التمزق دون خسارة المتانة. وبالنسبة إلى الإطارات والحشوات المانعة للتسرب، يعني ذلك عمر خدمة أطول دون أي تنازل.