Φαίνεται ότι κάθε ελαστικό που κυκλοφορεί στην αγορά πρόσφατα διαμαρτύρεται για τη νέα τους "ενισχυμένη με πυριτία ένωση". Περιμένετε, τι; Υπάρχει άμμος στα ελαστικά μου; Τι είναι το πυρίτιο που το κάνει τόσο φαινομενικά μαγικό ότι κυριολεκτικά κάθε κατασκευαστής εκεί έξω έχει κάποιο είδος ιδιόκτητου μείγματος πυριτίας στο καουτσούκ τους; Και γιατί κάθε ελαστικοποιητής πρέπει να κρατήσει το μίγμα τους ένα μυστικό κάπως πιο στενά φυλαγμένο από τους πυρηνικούς κώδικες;

Εάν κάνετε οποιαδήποτε έρευνα για το διοξείδιο του πυριτίου ως πρόσθετο ελαστικών, το πρώτο πράγμα που μπορεί να διαπιστώσετε είναι ότι κάθε πηγή πληροφοριών σχετικά με τα interwebs θα σας πει πιθανώς κάτι διαφορετικό. Το διοξείδιο του πυριτίου αυξάνει την αντίσταση στη φθορά αλλά μειώνει την πρόσφυση. Το οξείδιο του πυριτίου αυξάνει τη λαβή αλλά μειώνει την αντίσταση στη φθορά Το διοξείδιο του πυριτίου μειώνει την αντίσταση κύλισης, αλλά απαιτεί το αίμα των φασολιών. Τέτοιου είδους πράγματα. Το θέμα σχετικά με το διοξείδιο του πυριτίου είναι ότι είναι, με ένα τρόπο ομιλίας, μαγικό. Το πυρίτιο έχει ιδιότητες που, όταν αναμειγνύονται με ελαστικό ελαστικών, επιτρέπουν στους ελαστικούς μηχανικούς να μειώνουν την αντίσταση κύλισης αυξάνοντας την πρόσφυση, σπάζοντας κάποιους κανόνες που θεωρούνταν άθικτοι. Λοιπόν, εδώ είναι τι κάνει το πυρίτιο και γιατί υπάρχει πραγματικά άμμος στα ελαστικά σας, αλλά δεν υπάρχει αίμα. Αυτό είναι που το κονιορτομένο κέρατο μονόκερου είναι για …

Η εξειδικευμένη ελαστική ένωση ενός ελαστικού είναι ένα μείγμα από πολλά διαφορετικά υλικά, ιδιαίτερα μορφές φυσικού καουτσούκ και συνθετικού καουτσούκ. Τα πληρωτικά υλικά χρησιμοποιούνται τόσο για τη σύνδεση των διαφορετικών καουτσούκ μαζί όσο και για τη δημιουργία διαφόρων επιδράσεων στην προκύπτουσα ένωση, είτε μαλακώνοντας είτε σκλήρυνσης του καουτσούκ. Αυτά τα υλικά πλήρωσης περιλαμβάνουν υλικά όπως πετρελαϊκά έλαια και αιθάλη. Δεδομένου ότι αυτοί είναι σημαντικοί ρύποι, πολλές εταιρείες ελαστικών έχουν ψάξει τρόπους για να αντικαταστήσουν και τα δύο πρόσθετα με κάτι λίγο πιο φιλικό προς το περιβάλλον.

Οι μηχανικοί των ελαστικών άρχισαν αρχικά να πειραματίζονται με πυρίτιο ως εναλλακτικό πληρωτικό υλικό σε ελαστικό ελαστικών στη δεκαετία του '70 ως έναν τρόπο να προσπαθήσουν να μειώσουν την αντίσταση κύλισης και να πετύχουν καλύτερη κατανάλωση καυσίμου από τα ελαστικά τους. Στην αρχή διαπίστωσαν ότι η προσθήκη σίλικας σίγουρα μείωσε την αντίσταση κύλισης, αλλά σε βάρος της μείωσης της πρόσφυσης. Στη συνέχεια, προσπάθησαν ένα μίγμα καθαρού πυριτίου και μια ουσία που ονομάζεται σιλάνιο, το οποίο είναι υδροπυριτικό, ή πυριτία με υδρογόνο δεσμευμένο σε αυτό σε μοριακό επίπεδο. Αυτό έκανε το τέχνασμα.

Για να κατανοήσουμε τα θαυμαστά αποτελέσματα του μείγματος πυριτίας-σιλανίου, πρέπει να καταλάβουμε ότι από την ανάπτυξη των ελαστικών, οι μηχανικοί έχουν ζήσει με έναν απλό και αμετάβλητο νόμο - οι μαλακές ενώσεις ελαστικών έχουν μεγαλύτερη πρόσφυση, αλλά φορούν πιο γρήγορα και έχουν υψηλή αντίσταση κύλισης οι σκληρότερες ενώσεις φθάνουν πιο αργά και έχουν μικρότερη αντίσταση κύλισης, αλλά έχουν μικρότερη πρόσφυση. Οι αναπόφευκτες συνδυασμοί που πρέπει να κάνουν οι μηχανικοί μεταξύ της πρόσφυσης, της αντοχής σε τροχαίο και της φούσκας είναι γνωστό ως το "μαγικό τρίγωνο". Για να εξισορροπηθούν σωστά αυτές οι ιδιότητες για ένα συγκεκριμένο ελαστικό, υπήρξε ο στόχος κάθε μηχανικού ελαστικών που ανέκαθεν ανέμεινε μια ένωση.

Το ζήτημα είναι στη φυσική ιδιότητα γνωστή ως υστέρηση. Η υστέρηση είναι μια μέτρηση πόση ενέργεια επιστρέφει ένα αντικείμενο όταν αναποδογυρίζει από μια παραμόρφωση. Ένα καλό παράδειγμα αυτού είναι να φανταστούμε να ρίχνουμε ένα Superball και ένα πούλι χόκεϊ από πανομοιότυπα ύψη. Το Superball αναπηδά στο σχεδόν ύψος στο οποίο έπεσε, επειδή επιστρέφει σχεδόν όλη την ενέργεια από την κρούση με το έδαφος. Αυτό θεωρείται χαμηλή υστέρηση. Από την άλλη πλευρά, το πούλι του χόκεϊ δεν αναπηδά καθόλου, επειδή χάνει πολύ ενέργεια μη παραμορφώνοντας και ανατρέποντας. Αυτή είναι η υψηλή υστέρηση.

Το μεγαλύτερο μέρος της αντίστασης κύλισης ενός ελαστικού προέρχεται από τον τρόπο με τον οποίο παραμορφώνεται και ανατινάζεται καθώς το ελαστικό περιστρέφεται υπό φορτίο, το οποίο είναι γνωστό ως παραμόρφωση χαμηλής συχνότητας. Εάν η ένωση ελαστικών έχει χαμηλή υστέρηση σε χαμηλές συχνότητες, ριμπάουν σαν ελατήριο και χάνει λιγότερη ενέργεια, που σημαίνει μεγαλύτερη οικονομία καυσίμου. Από την άλλη πλευρά, η πρόσφυση των ελαστικών εξαρτάται από τον τρόπο με τον οποίο η ελαστική ένωση παραμορφώνεται γύρω από την ανομοιομορφία της οδού, η οποία είναι γνωστή ως παραμόρφωση υψηλής συχνότητας. Αν το ελαστικό έχει υψηλή υστέρηση σε υψηλές συχνότητες, συμμορφώνεται με τα μικροσκοπικά κενά στο δρόμο και όχι με το "γεράκι" και δίνει καλύτερη πρόσφυση.

Όταν οι μηχανικοί ελαστικών άρχισαν να χρησιμοποιούν ως υλικό πλήρωσης διοξείδιο του πυριτίου και σιλανίου, κατέληξαν να κατανοήσουν ότι οι ενώσεις πυριτίας-σιλανίου μείωσαν την αντίσταση κύλισης, αλλά σε πλήρη αντίθεση με το μαγικό τρίγωνο, βελτίωσαν τη λαβή διατηρώντας παράλληλα τη φθορά. Με κάποιο τρόπο, η χρήση σιλανίου επιτρέπει τόσο το φυσικό όσο και το συνθετικό καουτσούκ να συγκολληθούν μαζί πολύ πιο σφιχτά σε μοριακό επίπεδο και παράγει μια ένωση καουτσούκ που έχει τόσο χαμηλή υστέρηση σε χαμηλές συχνότητες και υψηλή υστέρηση σε υψηλές συχνότητες, επιτρέποντας στους μηχανικούς ελαστικών να έχουν και φάτε το κέικ τους. Το μαγικό τρίγωνο έχει εκτοξευθεί από το μαγικό σύνθημα. Σύμφωνα με δημοσίευμα του περιοδικού Rubber World: "Η χρήση του πυριτίου μπορεί να οδηγήσει σε μείωση της αντίστασης κύλισης κατά 20% και μπορεί επίσης να βελτιώσει την απόδοση σε υγρό ολισθητήρα κατά 15%, βελτιώνοντας ουσιαστικά τις αποστάσεις πέδησης στην ίδια θέση χρόνος."

Η πυριτία παρέχει σημαντικά οφέλη όταν χρησιμοποιείται στα χειμερινά και σε όλες τις εποχές ελαστικά. Οι ενώσεις πυριτίου-σιλανίου παραμένουν πολύ πιο εύκαμπτες σε χαμηλές θερμοκρασίες, καθιστώντας τις ιδανικές για χειμερινά ελαστικά και παράγουν χειμωνιάτικα ελαστικά χαμηλής αντίστασης κύλισης με την ίδια θαυμαστή πρόσφυση και αντοχή στη φθορά. Μαζί με τις νέες τεχνικές κοπής μοτίβων αγκίστρωσης, αυτό έχει δημιουργήσει μια επανάσταση στη βιομηχανία ελαστικών που έχει καταστρέψει ουσιαστικά όλους τους παλιούς κανόνες και έχει θέσει τα πάντα που γνωρίζαμε στο αυτί της.

Το άλλο μεγάλο ζήτημα για επίλυση με ενισχυμένες με διοξείδιο του πυριτίου ενώσεις είναι η δυσκολία και η υψηλή τιμή της παραγωγής καθαρού πυριτίου από άμμο για χρήση σε αυτές τις ενώσεις. Φαίνεται ότι η Goodyear έχει σημειώσει πρόοδο σε αυτόν τον τομέα πρόσφατα, υπολογίζοντας πώς να αντλήσει καθαρό διοξείδιο του πυριτίου από τις στάχτες των φλοιών που έχουν καεί. Τι θα σκεφτούν στη συνέχεια;