Khoa học đằng sau sự hoạt động của túi khí xe hơi

Mặc dù khi nhắc đến quá trình hoạt động của xe hơi ít ai nghĩ đến có sự xuất hiện của các phản ứng hóa học. Tuy nhiên chúng vẫn đang âm  thầm diễn ra ở bên trong hệ thống và là nền tảng của mọi sự vận hành của ô tô. Ví dụ như quá trình nhiên liệu được đốt (phản ứng với oxi) để động cơ hoạt động. Hay các phản ứng hóa học bên trong bình Ắc quy ô tô để tạo ra năng lượng điện. Và một phản ứng khác, mà ít người nghĩ tới, có liên quan đến sự hoạt động của túi khí xe hơi.

Túi khí xe hơi hoạt động bằng cách nào

Nhiều người nghĩ rằng, túi khí xe hơi được phồng lên nhờ một nguồn khí nén ở đâu đó trong ô tô. Nhưng không, nó là kết quả một một phản ứng hóa học. Natri Azua là chất hóa học chính của phản ứng học này, có công thứ hóa học là NaN3.

Joseph S. Merola, giáo sư hóa học, phó khoa của Đại học Nghệ thuật và Khoa học tại Virginia Tech, đã đưa ra lời giải thích trên.

Trong trường hợp bình thường, phân tử NaN3 này khá ổn định. Nếu nóng liên kết trong phân tử sẽ đứt gãy.

Đây là phương trình hóa học thể hiện rõ điều trên:

2 NaN3 -> 2 Na + 3 N2

Lưu ý rằng sản phẩm thứ hai của phản ứng trên là N2, còn được gọi là khí nitơ. 2 phân tử NaN3 (130 gram) sẽ tạo ra 67 lít khí nitơ – đủ để làm phồng túi khí bình thường.

Đó không phải là phản ứng hóa học duy nhất liên quan. Lưu ý rằng sản phẩm từ quá tình phân tử Natri azide bị đứt gãy là Na hoặc Nito. Natri là một kim loại rất dễ phản ứng sẽ phản ứng nhanh với nước để tạo thành Natri hydroxit (NaOH – có tính kiềm cao, dễ ăn da). Kết quả là, nó sẽ có hại nếu nó xâm nhập vào mắt, mũi hoặc miệng của bạn. Vì vậy, để giảm thiểu nguy cơ phơi nhiễm, các nhà sản xuất túi khí trộn Natri azide với các hóa chất khác sẽ phản ứng với Natri và từ đó tạo ra các hợp chất ít độc hơn.

Vậy điều gì khiến túi khí xe hơi sẽ phồng lên thông qua phản ứng hóa học trên? Câu trả lời chính là các cảm biến ở phía ngoài xe để nhận biết va chạm. Các cảm biến này gửi tín hiệu điện đến hộp chứa Natri azide và tín hiệu điện kích nổ một lượng nhỏ hợp chất đánh lửa. Nhiệt từ đánh lửa này bắt đầu quá trình phân hủy Natri azide và tạo ra khí nitơ để làm đầy túi khí. Điều đặc biệt đáng kinh ngạc là từ lúc cảm biến phát hiện va chạm cho đến khi túi khí được bơm căng hoàn toàn chỉ 0,03 giây. Khoảng 0,05 giây sau một tai nạn (vụ va chạm), người ngồi trong xe sẽ được bảo vệ bởi túi khí và hấp thụ năng lượng chuyển động về phía trước của người ngồi trong xe.

Thật thú vị đúng không?

Có rất nhiều điều thú vị về ô tô ngoài thông tin về chiếc túi khí xe hơi này. Bạn có thể tìm đọc 102 sự thật thú vị về xe hơi của chúng tôi để có những giây phút thư giãn bổ ích.

Một vài điều thú vị về túi khí xe hơi có thể bạn chưa biết

Về hình dạng và khối lượng của một túi khí

Túi khí xe hơi được thiết kế khá đa dạng về hình dạng và kích cỡ, từ túi khí thông thường ở 2 phía bên người lái và phía trước cho đến các thiết kế độc đáo hơn như túi khí đầu gối và dây an toàn bơm hơi. Sau khi được phồng lên, túi khí xe hơi có thể chứa từ 55 đến 120 lít khí.

Tại sao chúng ta phải sử dụng dây an toàn khi đã có túi khí

Hẳn sẽ có nhiều bạn thắc mắc, thắt dây an toàn là đủ để an toàn ròi thì cần túi khí làm gì. Hệ thống túi khí không tự cứu được chúng ta trong những vụ va chạm hay tai nạn. Nó thuộc vào những gì chúng ta gọi là các hệ thống bổ sung hạn chế, có nghĩa là chúng phải được sử dụng cùng với (chứ không phải thay thế) dây an toàn để có hiệu quả tốt nhất.

Làm thế nào để một túi khí biết khi nào cần thực hiện nhiệm vụ của nó

Túi khí hoạt động dựa trên công nghệ cảm biến. Bộ điều khiển cảm biến được kết nối với đệm túi khí và phát hiện một loạt các loại tai nạn, từ các cú sốc phía trước và bên hông đến va chạm vào các vật thể rắn hoặc xe bị rơi xuống. Các cảm biến không chỉ đánh giá loại tai nạn mà chúng còn có khả năng phát hiện tốc độ chậm và số lượng hành khách cần được bảo vệ. Khi một cảm biến đã phát hiện ra các điều kiện cho một vụ tai nạn, nó sẽ mất khoảng 50 mili giây để kích hoạt và triển khai túi khí. Bạn không có thời gian để chớp mắt!

Túi khí có thể được sử dụng nhiều lần?

Thật không may, túi khí chỉ có một lần thực hiện nhiệm vụ cao cả của nó. Sau khi chúng phồng lên bảo vệ hành khách trong xe khi có một vụ tai nạn thì chúng phải được thay thế bởi một thợ thợ kỹ thuật chuyên nghiệp.

Túi khí có được ứng dụng trong các lĩnh vực khác?

Vâng, trên thực tế, công nghệ túi khí không dừng lại ở lĩnh vực ô tô và đang dần tìm thấy vị trí của mình trong thế giới thể thao để giúp bảo vệ các vận động viên khỏi chấn thương. Lấy ví dụ hai môn thể thao mạo hiểm như trượt tuyết và đạp xe.

Trên thực tế, công nghệ túi khí không dừng lại ở lĩnh vực ô tô và đang dần tìm thấy vị trí của mình trong lĩnh vực thể thao để giúp bảo vệ các vận động viên khỏi các chấn thương. Lấy ví dụ hai môn thể thao mạo hiểm như trượt tuyết và đạp xe.

Người trượt tuyết giờ đây có thể tự bảo vệ mình bằng túi khí khi tuyết lở. Sự đổi mới túi khí mới này phù hợp với một chiếc ba lô và người trượt tuyết có thể sử dụng nó bằng cách kéo tay cầm để làm phồng chiếc đệm, nó sẽ nâng chúng lên trên tuyết trong trận tuyết lở.

Đối với người đi xe đạp, họ có thể đeo túi khí quanh cổ. Các cảm biến tiên tiến trên túi khí có thể phân biệt giữa một người đi xe đạp đang chuyển động bình thường và trong một tai nạn. Khi một tai nạn xảy ra, một chiếc đệm phồng lên xung quanh đầu và cổ của người đi xe đạp giống như một chiếc mũ trùm đầu để ngăn ngừa thương tích ở đầu và cổ.

Dưới đây là một Infoghraphic tổng hợp các thông tin hữu ích về túi khí xe hơi.