How do air bags work?

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Joseph S. Merola, a chemistry professor and associate dean of College of Arts and Sciences at Virginia Tech, offered this explanation:

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Joseph S. Merola. たとえば、エンジンを動かすためにガソリンを燃やしたり、電気を発生させるためにバッテリーで化学反応を起こしたりします。 また、多くのドライバーにとっては、あまり経験したことのない反応として、エアバッグがあります。 エアバッグは圧縮されたガスから膨らむのではなく、化学反応によって膨らむ。 エアバッグの反応の中心にある化学物質は、アジ化ナトリウム(NaN3)と呼ばれるものです。

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画像はイメージです。 NEW CAR ASSESSMENT PROGRAM, CRASH TEST AREA
クラッシュは、自動車のトリップセンサーが点火器に電気信号を送ります。 発生した熱でアジ化ナトリウムが分解して金属ナトリウムと窒素ガスになり、車のエアバッグが膨らみます。

通常の環境下では、この分子は非常に安定しています。 しかし、加熱されると、バラバラになります。 2 NaN3 –> 2 Na + 3 N2 という化学式は、この分子がどのように分解されるかを正確に表しています。 上の反応の第二生成物は、窒素ガスとして知られているN2であることに注意してください。 これは通常のエアバッグを膨らませるのに十分な量です。

Air bag animation

0.03 秒でエアバッグを膨らませることができるのです。

関係する化学反応はこれだけではありません。 アジ化ナトリウムが分解されるもう 1 つの化学物質は Na、つまりナトリウムであることに注目してください。 ナトリウムは非常に反応性の高い金属で、水と急速に反応して水酸化ナトリウムを形成します。その結果、目、鼻、口に入るとかなり有害です。

この反応によって、エアバッグが膨らむのはなぜですか? 自動車のフロントには、衝突を感知するセンサーがあります。 このセンサーがアジ化ナトリウムを含むキャニスターに電気信号を送り、その電気信号が少量の点火剤化合物を爆発させます。 この着火の熱でアジ化ナトリウムが分解され、窒素ガスが発生してエアバッグに充満する。 特にすごいのは、センサーが衝突を検知してからエアバッグが完全に膨らむまで、わずか30ミリ秒、つまり0.03秒しかないことです。 事故発生から約50ミリ秒後に乗員がエアバッグにぶつかり、エアバッグが膨らむことで乗員の前方移動エネルギーを吸収しているのです

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