Comment fonctionnent les airbags ?

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Joseph S. Merola, professeur de chimie et doyen associé du College of Arts and Sciences de Virginia Tech, propose cette explication :

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Joseph S. Merola

Bien que nous n’ayons pas l’habitude d’associer les automobiles à la chimie, beaucoup de chimie a lieu dans une voiture en fonctionnement – la combustion de l’essence pour faire fonctionner le moteur, par exemple, et les réactions chimiques dans la batterie pour générer de l’électricité. Une autre réaction, dont la plupart des conducteurs préféreraient ne pas faire l’expérience directe, concerne l’airbag. Les sacs gonflables ne sont pas gonflés à partir d’une source de gaz comprimé, mais plutôt à partir des produits d’une réaction chimique. Le produit chimique au cœur de la réaction de l’airbag est appelé azide de sodium, ou NaN3.

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Image : PROGRAMME D’ÉVALUATION DES NOUVELLES VOITURES, ZONE DE TEST DES CRASH
Les CRASH déclenchent des capteurs dans les voitures qui envoient un signal électrique à un allumeur. La chaleur générée entraîne la décomposition de l’azide de sodium en sodium métallique et en azote gazeux, ce qui gonfle les airbags de la voiture.

Dans des circonstances normales, cette molécule est assez stable. En revanche, si elle est chauffée, elle se désagrège. L’équation chimique 2 NaN3 –> 2 Na + 3 N2 décrit exactement comment elle se désagrège. Remarquez que le deuxième produit de la réaction ci-dessus est N2, également connu sous le nom d’azote gazeux. Une poignée (130 grammes) d’azoture de sodium produira 67 litres d’azote gazeux – ce qui est suffisant pour gonfler un airbag normal.

Animation d'airbag

0,03 SECONDE est tout ce qu’il faut pour gonfler un airbag.

Ce n’est pas la seule chimie impliquée. Remarquez que l’autre produit chimique dans lequel l’azide de sodium se décompose est Na, ou sodium. Le sodium est un métal très réactif qui réagira rapidement avec l’eau pour former de l’hydroxyde de sodium ; par conséquent, il serait assez nocif s’il entrait dans vos yeux, votre nez ou votre bouche. Donc, pour minimiser le danger d’exposition, les fabricants d’airbags mélangent l’azide de sodium avec d’autres produits chimiques qui vont réagir avec le sodium et, à leur tour, fabriquer des composés moins toxiques.

Qu’est-ce qui incite un airbag à se gonfler par le biais de cette réaction ? Il y a des capteurs à l’avant de l’automobile qui détectent une collision. Ces capteurs envoient un signal électrique à la cartouche qui contient l’azide de sodium et le signal électrique fait exploser une petite quantité d’un composé d’allumage. La chaleur de cet allumage déclenche la décomposition de l’azoture de sodium et la production d’azote gazeux qui remplit le coussin gonflable. Ce qui est particulièrement étonnant, c’est qu’il ne s’écoule que 30 millisecondes, soit 0,03 seconde, entre le moment où le capteur détecte la collision et celui où l’airbag se gonfle complètement. Quelque 50 millisecondes après l’accident, l’occupant de la voiture heurte l’airbag et son dégonflement absorbe l’énergie de l’occupant qui se déplace vers l’avant.

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