Sistemi di sicurezza Air-bag

Nelle automobili, i sistemi air-bag hanno salvato migliaia di vite. L’idea in sé è piuttosto semplice: quando si verifica un incidente, un sacco di plastica si riempie rapidamente di un gas evitando che l’autista urti violentemente contro il cruscotto o contro il piantone del volante. Lo sviluppo di un sistema air-bag affidabile ha richiesto lo sforzo congiunto di chimici ed ingegneri.

Il sistema air-bag deve avere diversi requisiti particolari:

1)       Non si deve gonfiare accidentalmente

2)     Il gas usato non deve essere tossico in caso di perdite

3)     Il gas deve essere “freddo” in modo da non provocare bruciature;

4)     Il gas deve essere prodotto molto velocemente,  idealmente dovrebbe gonfiare il sacco di plastica in 20-60 millisecondi;

5)     Infine i prodotti chimici dai quali viene prodotto il gas debbono essere facilmente manipolabili e stabili per lunghi periodi di tempo.

L’azoto rappresenta la scelta migliore di un gas non tossico; dopo tutto l’azoto costituisce il 78%  in volume dell’aria che respiriamo. Una buona fonte di azoto è rappresentata la decomposizione delle azidi dei metalli alcalini, quale ad esempio la sodio azide, NaN3:

2 NaN3( ∆)→ 2 Na + 3 N2

 

Il sistema air-bag viene attivato da sensori che rilevano l’iniziale scontro e innesca elettricamente l’esplosione di una piccola carica. Questa a sua volta innesca la rapida decomposizione di una pastiglia contenente sodio azide che svolge un grosso volume di N2 (g) in grado di riempire il sacco.

Al 1980 la sfida ingegneristica del sistema di sicurezza air-bag è stata risolta, mentre quella chimica ancora no. I problemi causati dall’uso della sodio azide erano la difficoltà di ottenere pastiglie regolari, la sua reazione non andava a completamento rapidamente e uno dei prodotti di reazione – il sodio metallico – reagisce violentemente con l’acqua.

Per risolvere questi problemi, gli studiosi cercarono di aggiungere alla sodio azide altri composti. Per avere una miscela migliore per la preparazione di pastiglie, venne aggiunto un lubrificante, il disolfuro di molibdeno (MoS2).  Questa miscela però non brucia bene.
Lo zolfo,un noto componente della polvere da sparo, venne allora aggiunto per produrre pastiglie che bruciassero meglio.

L’azoto gassoso prodotto era  freddo e il sodio metallico veniva convertito soprattutto in solfato, anche se il residue solido era finemente suddiviso e difficile da contenere. Alcuni sistemi air-bag attualmente sul mercato utilizzano pastiglie di MoS2-S-NaN3, ma quelli più recenti utilizzano pastiglie di composizione ancora più complessa.

Nei primi esperimenti, una miscela di sodio azide e ossido di ferro (III) si era dimostrata sufficientemente valida nell’intrappolare il sodio metallico convertendolo in un residuo solido facilmente manipolabile. Questa miscela però non bruciava bene.
I ricercatori allora tentarono una soluzione “ovvia” : mescolare insieme tutti i composti che danno alle pastiglie le migliori proprietà, sodio azide, ossido di ferro (III), disolfuro di molibdeno e zolfo.

Nella ricerca scientifica, l’ ”ovvio”  dà sempre risultati inattesi. In questo caso,però, venne raggiunto il risultato finale sperato e atteso: una pastiglia che brucia rapidamente producendo azoto gassoso freddo, inodoro e un residuo solido non reattivo facilmente contenibile. A questo punto l’uso universale dei sistemi di sicurezza air-bag nelle automobili è diventato realtà.

 

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Author: Chimicamo

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