滾滾車輪的蛻變
——橡膠輪胎的發(fā)明故事

2023-03-03 02:41:18本刊綜合

發(fā)明與創(chuàng)新 2023年7期

◆本刊綜合

圖/圖蟲(chóng)創(chuàng)意

如果說(shuō)車輪是汽車的“腳”，那么輪胎就是汽車的“鞋”。輪胎對(duì)于現(xiàn)代人類的意義不言而喻。在經(jīng)歷了木胎、金屬胎等輪胎的更替后，如今被廣泛使用的橡膠輪胎又有著怎樣的發(fā)明故事呢？

東方“膠水”——橡膠

16世紀(jì)，西班牙探險(xiǎn)家踏上了南美洲大陸，他們發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)睾⑼娴哪z球是用一種濃稠液體制成的，捏起來(lái)有黏性，落地后彈得很高，雨天穿上被這種濃稠液體涂抹過(guò)的衣物還能防止被淋濕。一番尋根究底之后，人們發(fā)現(xiàn)這種類似“乳汁”的天然黏合材料來(lái)自橡膠樹(shù)。后來(lái)，天然橡膠被帶回了歐洲，并逐漸被推廣開(kāi)來(lái)。

圖1 天然橡膠（圖/千圖網(wǎng)）

1819年，蘇格蘭化學(xué)家發(fā)現(xiàn)橡膠可以被煤焦油溶解，人們開(kāi)始用橡膠制作防水布。1822年，世界上第一家橡膠工廠在英國(guó)格拉斯哥建立，橡膠正式進(jìn)入工業(yè)生產(chǎn)階段。然而，當(dāng)時(shí)生產(chǎn)的橡膠對(duì)溫度較敏感——溫度過(guò)高會(huì)使其軟化變黏稠，散發(fā)異味；溫度過(guò)低會(huì)使其變脆、變硬，甚至不能使用。

為解決橡膠的這些“頑癥”，美國(guó)人固特異進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)。一次，他偶然將橡膠、氧化鉛和硫黃一同加熱，得到了一種類似皮革的物質(zhì)，經(jīng)過(guò)一系列改進(jìn)后制成的橡膠彈性在低于沸點(diǎn)的溫度下不會(huì)分解。“橡膠硫化技術(shù)”的出現(xiàn)為橡膠輪胎的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。

橡膠輪胎的初現(xiàn)與蛻變

在橡膠輪胎出現(xiàn)之前，人們以使用木質(zhì)或鐵質(zhì)車輪為主。1867年，人們用橡膠將木質(zhì)或金屬實(shí)心車輪包裹，起到緩沖的作用，這是現(xiàn)代輪胎的雛形。

中空氣囊更舒適

1888年，為解決實(shí)心輪胎滾動(dòng)阻力大帶來(lái)的困擾，鄧祿普往空心輪胎中加入注入壓縮空氣的彈性囊來(lái)緩解震動(dòng)和沖擊。利用這個(gè)原理對(duì)橡膠輪胎進(jìn)行改進(jìn)，中空氣囊的橡膠輪胎很快被應(yīng)用到自行車上，并逐漸被推廣到汽車領(lǐng)域。

功能和使用壽命的升級(jí)

1904年，一種帶花紋的輪胎出現(xiàn)了，這種輪胎不僅能與路面保持良好的附著性，還能排水、排污。1921年，簾線輪胎用韌性更好的簾線纖維織布取代了方形布料，再次提升了輪胎性能。后來(lái)，炭黑補(bǔ)強(qiáng)橡膠的出現(xiàn)，大幅提高了汽車輪胎的行駛里程。

1952年，米其林廠家推出第一款子午線輪胎，這種輪胎不僅增強(qiáng)了駕乘的舒適度，還能有效降低輪胎被刺破的概率。1955年，意大利某公司研制出一種輪胎體用人造絲簾線、束帶層用鋼絲簾線的半鋼絲子午線輪胎，使輪胎在兼顧使用壽命和使用性能的同時(shí)更節(jié)能。

輪胎智能化

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、云計(jì)算等新興技術(shù)的發(fā)展，汽車日益智能化，輪胎也得以智能化發(fā)展。比如，通過(guò)輪胎內(nèi)部的傳感器等測(cè)量輪胎壓力、溫度、摩擦、震動(dòng)等狀態(tài)，對(duì)輪胎的安全狀態(tài)甚至汽車的安全性做出判斷，并對(duì)異常狀態(tài)進(jìn)行預(yù)警等。

歷史的車輪緩緩向前，輪胎的變革與發(fā)展還將繼續(xù)。