从“木头眼泪”到高科技轮胎

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  最早的轮胎
  
  在巴西生长着一种三叶胶树,树上会产生一种可形成硬块的黏胶,当地人称之为“木头的眼泪”。1770年,英国化学家偶然发现,这些硬块能够擦掉铅笔的笔迹,于是杜撰了“橡胶”这个术语。不过,当这些天然橡胶被运到欧洲后,人们发现,天冷时它会变硬裂开,天热时会变黏。1839年,美国的一位五金制品商在厨房炉子上偶然发明了一套把橡胶和硫磺同时加热的工序,把这一过程称之为“硫化过程”,硫化橡胶因而于1844年获得专利。硫化过程使橡胶变得更实用。
  充气管状轮胎的发明产生了可以平稳行车的自行车,也使越来越多的人驾驶小汽车。要说到最早的汽车轮胎,当属英国铁路工程师汤姆森在1846年发明的充气轮胎,它是由一条外胎和充气内胎构成的,用马鬃或者空气填充橡胶圈套。1847年,《科学·美国》杂志介绍了汤姆森的充气轮胎,称其为划时代的改良。但是,当时的英国过于注重传统的绅士化,为保护马车,限制蒸汽车的发展,汽车的速度在市区被限定为时速3.2千米,郊区则为6.4千米。这样,汤姆森的发明便没有了市场,因此,慢慢地也就被人们遗忘了。
  现代的橡胶轮胎出现大约是在此后的40年,它的发明者是英国兽医邓禄普。当时他的儿子向他要能够使三轮脚踏车在铺满鹅卵石的路上行驶时可以起缓冲作用的东西,邓禄普取一根花园里的橡皮水管,把它切成适当长度的两段,然后把它们包裹在三轮脚踏车的后车轮上,在轮胎上插入一个阀门,把接口处用胶粘上,然后再注上水,颠簸果然小多了。以后,邓禄普又将灌的水换成了空气,震动就更小了。
  1889年,邓禄普将轮胎装在自行车车轮上,在绕圈比赛中他超过了所有的对手。邓禄普发明的充气轮胎很快在自行车上得到了应用,并迅速迈向了汽车领域。在这以后没有几年时间,法国人米其林组装出世界上第一辆配备橡胶轮胎的汽车,并驾驶它跑完了从巴黎到波尔多的600千米的路程。1930年,米其林又制造了世界上第一个无内胎轮胎:1946年又发明了举世闻名的子午线轮胎。
  
  轮胎形形色色
  
  时间能说明一切,到了今天,你绝不会为有人发明橡胶轮胎而感到吃惊。
  2005年,人们狂热追捧的是米其林公司的一种镂空轮胎。这种轮胎集中了高科技的成分。首先,它是一种镂空的轮子,最外层带有保护胎面和胎冠的橡胶层。保护层不仅能起保护作用,而且还具有强大的附着能力。橡胶保护层下面则是弹性极佳、用专门技术编成的极度扭曲的弹簧条。在实际行驶中,这种镂空轮胎不仅可以节省5%的燃油,而且还能减少内摩擦,轮胎侧面的强度也能增加5倍以上。
  钉子似乎是轮胎的天敌,怎样才能使轮胎不怕钉子呢?
  十多年前就有人致力于此项研究。能有效防止车胎被扎的被称作PAX系统。一些防扎米其林车胎是其中的佼佼者。最常见的防扎胎是由工人在轮缘内部再铺一层轮胎,因为轮缘特别厚,所以能够承受相当大的负载,即使漏气,也不会卷边。另一种轮胎具有特殊结构,侧壁的结构特别坚硬,即使漏气,外胎也不会瘪下去,制作外胎的是一种特殊的橡胶混合体。由于坚硬,乘坐安上这种轮胎的车子并不舒服,遇到稍不平坦的路面,车子就颠得厉害,并发出震耳的噪音。防扎轮胎的黄色橡胶层中充满了凝胶状的物体,只要扎破的小孔直径不到6毫米,凝胶就因受大气压力的作用从破洞中涌出,凝结以后便会堵住漏洞。试验的结果表明,这种防扎车胎能够自动补上近50处漏洞,而且并不会影响行驶的速度。
  对于司机来说,爆胎是令人最为沮丧的事。就像科学家将芯片植入野生动物皮下以跟踪、观察它们的行踪那样,如今,在新型轮胎上,人们也看到高科技的影子。设计人员在胎皮下植入了传感器,它能灵敏地感受外胎上承受的气压和温度。传感器质量仅7克,寿命为5年。传感器上的信号可以通过车载无线电输送给微型计算机,然后由电脑根据轮胎尺寸和型号、出厂的日期、当时的温度、压力、车上的负载,以及最高速度的限制来做自动调整。
  目前,正在研发的一批车胎也引起了世人的关注,它是用有弹性的钢螺旋组成(有点像辐射状的钢丝绳子)的钢制轮圈代替橡胶胎,不仅不怕钉子扎,而且,即使有少量钢螺旋断裂,车子也不会出现大问题。
  韩国生产的不怕扎轮胎与此有一些相似,只不过它的保护层是用一种高分子树脂聚合物做成的,保护层的性能随着路况的改变而改变,因此能够适合从严寒到酷暑、从干旱到雨季的各种气候条件。另外,研究人员还用磁场很强的永磁体做成的紧固件来代替普通的螺栓和螺母。紧固件的对侧是一组螺线管,轮子在摩擦力很小的情况下旋转,最终切割交变磁场产生一定的电力。
  随着高新技术的发展,正在研发中的轮胎越来越多,米其林公司研发的低碳轮胎性能更为出色。装上这种低碳轮胎,可使汽车的耗油量每跑100千米降低0.2升。而且,这种轮胎的刹车性能特别好,当车子在路上以每小时80千米的速度行驶的时候,在距离目标物3米的地方紧急制动也不至于发生意外。
  据不完全统计,装上这种轮胎后,一辆载重卡车一年就能省下1吨柴油,而且,二氧化碳的排放量每千米能减少4克。
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