Otomobilleri genellikle kimya ile ilişkilendirmesek de, çalışan bir otomobilde pek çok kimyasal reaksiyon gerçekleşiyor – örneğin motoru çalıştırmak için yakıtın yakılması ve elektrik üretmek için aküdeki kimyasal reaksiyon. Çoğu sürücünün ilk elden göremediği bir başka reaksiyon da hava yastığıdır. Hava yastıkları sıkıştırılmış bir gazla değil, kimyasal bir reaksiyonla şişiyor. Hava yastığı reaksiyonunun merkezinde yer alan kimyasala sodyum azotür (veya sodyum azit) yani NaN3 denir.
Hava Yastığını Şişiren Kimyasal Reaksiyon
Çarpışma, arabadaki sensörleri harekete geçirerek bir ateşleyiciye elektrik sinyali gönderir. Oluşan ısı, sodyum azotürün sodyum metali ve nitrojen gazına ayrışmasına neden olarak hava yastıklarını şişirir. Bu bileşik reaksiyona girdiğinde aşırı genişlediği için hava yastığında kullanılıyor.
Normal şartlar altında bu molekül oldukça kararlıdır. Ancak ısıtılırsa parçalanır. 2NaN3 -> 2Na + 3N2 kimyasal denklemi molekülün tam olarak nasıl parçalandığını gösteriyor. Yukarıdaki reaksiyonun ikinci ürünü azot gazı olarak da bilinen N2'dir. 130 gram yani bir avuç sodyum azotür 67 litre nitrojen gazı üretir ve arabadaki hava yastığını şişirmeye yeterlidir.
Sodyum azotür, bir hava yastığını şişirmek için gereken süre olan 0,03 saniyede genişler.
Hava yastığının nasıl çalıştığına dair tek kimya bu değil. Sodyum azotürün parçalandığı diğer kimyasal Na yani sodyumdur. Sodyum, suyla hızla reaksiyona girerek sodyum hidroksit oluşturan çok reaktif bir metal; yani gözler, burun veya ağza girerse çok zararlı. Bu nedenle hava yastığı üreticileri sodyum azotüre, sodyumla reaksiyona girerek daha az toksik bileşik oluşmasını sağlayacak başka kimyasallar ekliyor.
Reaksiyonu Başlatan Hava Yastığı Sistemi
Peki hava yastığını şişiren bu kimyasal reaksiyon nasıl başlatılıyor? Otomobilin ön kısmında çarpışmayı algılayan sensörler vardır. Sensörü hareket geçiren güç saatte 16 ila 24 km hızla tuğla duvara çarpmaya eşit kuvvettir. Çarpışma, elektrik kontağını kapattığında mekanik anahtar döner ve sensörlere çarpışmanın meydana geldiğini iletir. Sensörler bilgiyi mikroçip içine yerleştirilmiş bir ivmeölçerden alır.
Bu sensörler katı sodyum azotürün olduğu bir kutuya elektrik sinyali gönderir ve elektrik sinyali küçük bir ateşleyici bileşiği patlatır. Bu ateşlemeden kaynaklanan ısı, sodyum azotürün ayrışmasını ve hava yastığını dolduran nitrojen gazı üretmesini sağlar. Özellikle şaşırtıcı olan, sensörün çarpışmayı algıladığı andan hava yastığının tamamen şiştiği ana kadar geçen sürenin sadece 30 milisaniye yani 0,03 saniye olması. Kazadan yaklaşık 50 milisaniye sonra araçtaki yolcu hava yastığına çarpar ve hava yastığının sönmesi yolcunun ileri hareket enerjisini emerek geriye sekmesini önler.
Hava yastığını şişirme sistemi bir katı roket güçlendiricisinden farklı değil. Sistem son derece hızlı şekilde yanan sodyum azotürü ateşliyor ve gaz yukarıda bahsedilen kimyasal reaksiyonla torbayı büyük miktarda gazla dolduruyor. Torba saate 322 km hızla — neredeyse göz kırpma süresinde açılır. Bir saniye sonra gaz torbadaki küçük deliklerden hızla dağılır, torbanın havası iner ve yolcunun üstündeki baskı sona erer.
Hava yastığından salınan toz halindeki madde, torbanın depolanırken esnek kalması ve yağlanması için kullanılan normal bir mısır nişastası veya talk pudrasıdır.
Hava Yastığı Nasıl İcat Edildi?
Otomobillerde hava yastığı kullanmaya dair ilk girişimlerde sıkıştırılmış gaz vardı. Ancak maliyeti, depolanması ve serbest bırakılmasına dair engeller doğdu. Gazı daima sıkıştırılmış halde tutmak zordu ve hava yastığı açıldığında çıkan şiddetli ses tehlikeliydi. Torbayı nitrojen gazı üreten bir kimyasal reaksiyonla şişirme yolu arandı. Soydum azotürden oluşan küçük katı yakıtlı ilk şişirici 1970'lerde geliştirildi.
1953 yılında John Hetrick "otomotiv araçları için güvenlik yastığı tertibatı" adında bir patent aldı. Aynı tarihlerde Alman Walter Linderer de benzer bir cihaz için patent aldı. Hetrick güvenlik yastığını kendisinin, eşinin ve 7 yaşındaki kızlarının karıştığı ve hafif atılan bir kazanın ardından tasarladı.
Ancak Hetrick ve Linderer'in hava yastığı tasarımlarında kritik bir bileşen eksikti: Çarpışmayı algılayan sensörler. 1968 yılında Allen Breed ilk hava yastığı çarpışma sensörünü geliştirdi. Ardından dünyanın en büyük otomobil güvenlik sistemi üreticilerinden Breed Technologies'i kurdu.
Hava Yastıklı İlk Araçlar
Otomobil üreticileri 1970'lerde ticari araçlar için hava yastıkları geliştirmeye başladı. Ford, 1972 yılında Mercury Monterey'i yolcu hava yastığı opsiyonuyla satan ilk şirket oldu. General Motors, Oldsmobile Toronado'dan başlayarak 1974'ten 1976'ya dek belirli modellerde opsiyonel hava yastığı sundu.
Ancak 1977'de GM, müşterilerin satın almak istemediği hava yastıklarını sunmayı bıraktı. GM ve Ford yıllarca hava yastığı zorunluluğuna karşı lobi faaliyetlerinde bulunmuş ve hava yastığının pratik olmadığını belirtmiştir.
Ancak güvenlik endişelerinin yeniden gündem olmasıyla 80'lerin sonunda otomobil üreticileri yeniden hava yastıklı otomobiller tasarlamaya başladı. Bu kez hava yastıkları isteğe bağlı bir opsiyon değildi. 1986 model Porsche 944 Turbo standart sürücü ve yolcu hava yastığı olan ilk otomobildir. 1998 yılında tüm yeni araçlarda hava yastığı bulunmasını zorunlu kılan bir yasa çıkartıldı. Hava yastığı 1987'den günümüze dek 50.000'den fazla insanı kurtarmıştır.
