汽车轮胎为什么需要频繁充气？

汽车轮胎为什么需要频繁充气，有没有气密性好到一两年都不用充气的轮胎呢?轮胎充气的轮胎应当是汽车用户都在关心的，理想中的轮胎似乎应该是充气一次管多年的高标准，但是在实际用车过程中确实几个月就要充气，使用几年后的轮胎甚至每个月都要检查补气。

连几元钱一瓶的塑料材质的饮料瓶都能做到相对的绝对气密，数百甚至上千元一条的轮胎做不到是不是有些说不过呢?其实这个问题很好解释，核心在于轮胎的功能不仅是气密。

材料的区分

基础知识：汽车轮胎使用的材料是以天然橡胶合成的多种类型的橡胶，这些橡胶材料的应用非常广泛，比如五彩斑斓的气球和避孕套。在吹气球的时候是不是会发现不用多久就会瘪掉，尤其是充气氢气可以漂浮的气球更容易漏气，这是为什么呢?

原因在于「氢分子·H」的直径要大于这些气球分子材料的间隙，看似致密的气球其实也是有“缝隙”的;而正常吹出来的气球漏气的速度就会比较慢，原因则是空气中78%为氮气、21%为氧气，这两种分子要比氢气更大，所以泄露的难度与速度就会慢一些。

其次避孕套的避孕率并不是100%，原因是精子的还直径不会都比橡胶分子的间隙大，不同橡胶材料是存在差异的。那么这种极其细微的“小虫子”都能够从橡胶里钻出去，何况空气呢?然而为什么塑料瓶就能做到理想的气密呢?理论上橡胶也属于可塑材料的一种，都属于「高分子材料」;但是分子量的标准却会有很大的差异，低则数千高则数十万。同时在低温环境中高分子的分子链会被冻结，状态是无法运动的“相对静态”的标准，此时这种塑料就是质地坚硬的高分子材料，空气中的分子超过材料的分子间隙则无法穿透材料。

不过在温度升高或分子量标准较低的状态下，橡胶材料的分子链就可以在小范围内运动，但分子链整体的纠缠保证了整体形状的不变化;状态则是材料变软，也就是橡胶的概念了。那么反之增加分子量并对温度进行调整，橡胶则会变得非常坚硬，这种材料还适合制造汽车的轮胎吗?

轮胎的功能

汽车轮胎不仅仅是用于支撑车身，其核心功能是用于「减振」。所谓的子午线轮胎指的是轮胎的帘子线按照子午线的标准编织，其本质还是「充气轮胎」。

胎压一般为2.5bar左右，这是远超标准大气压的压缩空气;空气是由多种分子组成，细化后有以下几种。氮气78%氧气20.94%二氧化碳0.03%剩余为稀有气体(氦氖氩氪氙氡)这些分子之间有既相互吸引又相互排斥的特点，在气压不变的前提下，分子之间的间隙是基本恒定的。而压缩后通过轮胎密封的空气则会与“容器”(轮胎)产生相互作用力，说白了就是由内而外的撑轮胎;不过因轮胎结构的强度约束了空气，所以两者之间仍能达到平衡的状态。

汽车在起伏状态中会产生与地面的相互作用力，标准超过“轮胎空气的撑力”的话，内部的空气则会被短暂的进一步压缩。当然前提是轮胎本身可以一定程度的压缩变形，如果轮胎硬度像塑料一样则难以或无法变形，那么内部有没有空气也就无关紧要了。

之所以要用压缩空气，密度是在平衡状态下起到支撑作用，在起伏状态中起到与轮胎同步变形而缓冲起伏冲击力的作用——功能与弹性元件(以螺旋弹簧为主)相同，减振器只是用于限制弹簧弹跳起伏的次数。所以轮胎是减振系统中的重要一环，保证可以轻易变形是很重要的，那么使用高强度的塑料也就不可取了，橡胶材料虽然会缓慢漏气但符合汽车的需求，懂了吧。

问题：为什么用上几年的汽车轮胎更容易漏气呢?原因在于合成橡胶是会老化的，比如无时不刻影响着轮胎橡胶的「热氧老化」问题;温度的提高会造成橡胶的热裂解与热交联，对于橡胶起到的活化作用可以理解为增大分子间隙，或者增加空气分子碰撞运动的速度和氧化反应的程度，以造成更快速度的漏气——氧气会与橡胶分子发生连琑反应，造成分子链的断裂或者过度交联，橡胶的性能是会大幅改变的。

同时空气中的水分子会和橡胶中的水溶物质和亲水基团反应，再加上微量臭氧对分子链造成的断裂问题，轮胎橡胶的分子间隙越来越大则更容易造成轮胎漏气。这就是轮胎老化会造成漏气速度快的原因，目前还是个无解的问题。

最后再来了解一下轮胎的基础结构吧：(由外至内)胎冠钢丝层帘线层气密层侧壁没有钢丝层气密层使用的大多是氯化丁基橡胶或淳化丁基橡胶，标准是高于轮胎主体的氯丁橡胶、氟橡胶等透气性较大的橡胶材料;区分类型当然还是为了轮胎的结构适合用于减振，所以补胎的时候要尽量减少对气密层的破坏。

帘线层是用于加强轮胎的整体结构强度，说白了就是编织个网并固定好用于“捆住轮胎”;家用汽车使用的子午线轮胎的帘线多为人工合成纤维，这种结构的强度不高但可以让轮胎更有弹性，重载货车多使用全钢丝制造的帘线层，特点是强度高能载重但减振效果差。所以普通家用车只是在胎冠位置使用了钢丝层加固，这就是轮胎的特点了。

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