想象一下，梅雨季節(jié)，你正在一條雙車道公路上行駛。天色昏暗，下著雨。也許您的車速比較快。也許一只貓剛好沖到路上，或者也許另一位司機失去了對車輛的控制。你急轉(zhuǎn)彎并猛踩剎車，會發(fā)生什么？

你的車在發(fā)生碰撞的那一剎那，安全帶收緊，而你與嚴重受傷甚至死亡之間唯一的障礙就是一個裝滿氮氣的薄尼龍袋——安全氣囊，砰的一聲彈出。

你可知道，救你一命的安全氣囊，沒你想象的那么安全，它只是用一次僅僅零點幾秒的化學反應產(chǎn)生的爆炸，緩沖了你的碰撞！

安全氣囊挽救了成千上萬的人

用于給安全氣囊充氣的化學方法已經(jīng)發(fā)生了變化。

多年來，汽車制造商一直在尋求使用更高效、更便宜的化學方法，并減少使用任何潛在危險化學品，但這些變化并不總是朝著好的方向發(fā)展。

20世紀90年代末，汽車零部件制造商高田推出了一種安全氣囊配方，導致美國國家公路交通安全管理局(NHTSA)稱其為“美國歷史上最大、最復雜的汽車召回事件”。

如今，利用化學反應和壓縮氣體罐的結(jié)合讓安全氣囊有了更多的發(fā)展。美國國家公路交通安全管理局(NHTSA)的數(shù)據(jù)顯示，1987年至2017年間，安全氣囊在美國挽救了50457人的生命。安全氣囊從方向盤、儀表盤、座椅和車門周圍的支架中彈出，保護頭部和四肢免于撞到汽車堅硬的表面。

安全氣囊不為人知的工作方式

速度是安全氣囊正常工作的關(guān)鍵。

汽車碰撞時間的平均汽車碰撞時間不到200毫秒，相當于兩次眨眼的時間。因此，安全系統(tǒng)需要在更短的時間內(nèi)發(fā)揮作用。從檢測到碰撞到展開安全氣囊大約需要10-30毫秒。這個過程需要一些復雜的工程設(shè)計，但其中最核心是化學反應，需要在一瞬間將固體物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氣體。

1999年，美國強制要求所有車輛都配備前安全氣囊，但汽車公司早在20世紀70年代初就開始研發(fā)安全氣囊。發(fā)明家和工程師們甚至在那之前就已經(jīng)開始試驗了，最早的汽車安全氣囊專利可以追溯到20世紀50年代初。

德國發(fā)明家 Walter Linderer 和美國工程技術(shù)人員 John Hetrick 分別申請了使用壓縮空氣給汽車氣墊充氣的專利。但壓縮空氣被證明太慢，不實用。

1967 年，美國人 Allen K. Breed 申請了電磁傳感器的專利，成為安全氣囊快速展開的關(guān)鍵。

1964 年，日本汽車工程師 Yasuzaburou Kobori 解決了快速產(chǎn)生大量氣體的問題。他的巧妙想法是利用產(chǎn)生氣體的化學爆炸來給安全氣囊充氣。

安全氣囊的化學反應過程

第一個廣泛使用的系統(tǒng)使用疊氮化鈉來給安全氣囊充氣。

傳感器觸發(fā)一個點燃疊氮化鈉的裝置，產(chǎn)生氮氣和鈉金屬；

安全氣囊制造商添加硝酸鉀和二氧化硅，與產(chǎn)生的鈉金屬發(fā)生反應，反應生成硅酸鉀和硅酸鈉，這兩種物質(zhì)都可以阻止鈉與空氣中的水分反應形成腐蝕性的氫氧化鈉。

這種早期的安全氣囊在20世紀90年代末就已逐步淘汰這種化學物質(zhì)，因為固體硅酸鹽在爆炸時會吸收熱量，這些微小的熱顆粒可能會燙傷人。

疊氮化鈉的毒性是安全氣囊制造商放棄這種化學物質(zhì)的另一個原因。因為一旦這種化合物被封裝在安全氣囊系統(tǒng)中，幾乎就不會接觸到它。但當汽車報廢時，安全氣囊會自然展開，產(chǎn)生的物質(zhì)會污染環(huán)境。

高田安全氣囊的全球召回是一個時代的結(jié)束

安全氣囊制造商一直在尋找一種化學反應，使每克材料釋放出更多的氣體，這樣他們就可以使安全氣囊系統(tǒng)更小更輕。

20世紀90年代末，安全氣囊制造商高田公司推出了一種系統(tǒng)，用硝酸銨（一種肥料和眾所周知的爆炸物，俄羅斯克里米亞大橋當時恐怖的爆炸現(xiàn)場）代替疊氮化鈉。事實證明，這一變化帶來了災難性的后果。

隨著時間的推移，高田安全氣囊中的硝酸銨分解，導致其在安全氣囊展開時不受控制地爆炸，這會破壞裝有硝酸銨的容器，將金屬彈片爆射到車內(nèi)。第一起報告的安全氣囊破裂事件發(fā)生在2004年：據(jù)美國國家公路交通安全管理局稱，該缺陷僅在美國就造成23人死亡，至少400人受傷，導致數(shù)千萬輛汽車中的6700萬個安全氣囊被召回。

高田安全氣囊硝酸銨為何會分解？

潮濕空氣中的水分滲透到了硝酸銨外殼周圍的密封件中，隨著時間的推移，水分通過奧斯特瓦爾德熟化過程將硝酸銨從均勻的固體轉(zhuǎn)變?yōu)椴紳M孔道的固體。高溫加劇了這一問題，因此在美國部分溫暖潮濕的地區(qū)，情況更為嚴重。安全氣囊展開時，燃燒產(chǎn)生的熱氣迅速流過孔道，僅用3-5毫秒就燒穿了材料，而設(shè)計用時為30毫秒。

由于問題非常普遍（涉及 19 家汽車制造商的車輛），因此部分安全氣囊仍未更換。汽車制造商 Stellantis（前身為 Fiat Chrysler）警告2005-10 款道奇 Magnum 旅行車、道奇 Challenger 轎跑車、道奇 Charger 和克萊斯勒 300 轎車的車主，如果安全氣囊尚未更換，則不要駕駛車輛。該汽車制造商表示，這些車輛應被拖走進行維修。美國司機可以使用車輛識別號查看自己的車輛是否在召回范圍內(nèi)。

現(xiàn)代安全氣囊的技術(shù)

如今的安全氣囊使用不同的化學物質(zhì)來產(chǎn)生氮氣：硝酸胍和硝酸銅氧化劑。

當安全氣囊被觸發(fā)后，硝酸胍分解成氮氣、水和氮氣。在反應中添加的硝酸銅氧化劑還可降低廢氣溫度。更為重要的是硝酸胍相對便宜，而且與硝酸銨不同，它對水分不是特別敏感。因此硝酸胍現(xiàn)在是安全氣囊的首選化學品。

結(jié)語

隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，化學系統(tǒng)不再是用于給安全氣囊充氣的唯一技術(shù)。目前第三代的側(cè)簾式安全氣囊依靠壓縮氦氣或氬氣-氦氣混合物充氣。

作為汽車安全的最后一道屏障，以防萬一，在啟動你的車之前，最好問問你的汽車制造商用的是那種安全氣囊，并檢查一下你車輛的安全氣囊是否屬于召回產(chǎn)品。