物理君：为了给车装上轮胎，人类竟做了这么多努力！
物理君：为了给车装上轮胎，人类竟做了这么多努力！Original 物理君 中科院物理所
2021-12-16 12:18
关于人类给车装上轮胎这件事，说来话长。
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/AibShvc2qaEdoqSfrluLwSg6bibZnTbtzsTYwicT2eaTDQJJukUM9Gvmwibeb7q75m3Z5bWohr9EbXCUUbgd9gH7cg/640?wx_fmt=png公元前6000年，人类发明了轮子，使得长距离的运输成为可能。而在此之前，人们只能用动物来运输物资。轮子的发明对人类文明的发展有重要的作用，如果没有轮子的发明，恐怕我们现在还在部落阶段。在颠簸了几千年之后，聪明的人类终于想到，如果在轮子上套上一层充气物体，是不是就可以摆脱公路颠簸的折磨了。毕竟早期的马路并不像现在这么平坦，那个时候坐车可不像现在这么舒坦。像下图这样的轮子，路面上的一块小石子大概就能把人给送走了。
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/ob9ycFtY86gicMkVITr8bwjqGgoibPKeaq4F6n1iaWhVcGTf36nm2YIIpz1e9EwzzFgruJ3cibeuCiamGtg3AgbhD0Q/640?wx_fmt=png|早期圆木做的轮子
1最早的大聪明是1845年的苏格兰铁路工程师罗伯特·汤普生（Robert William Thomson），他给马车的木制轮套上了充气橡胶皮来减轻马车的振动。但是几次尝试都不太成功，虽然如此，他却坚信这个想法一定可以改变轮子，于是他先后在法国和美国申请了轮胎的专利。
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/ob9ycFtY86gicMkVITr8bwjqGgoibPKeaq2sVIoRo7aQJJJ64TIdz4gyib6bDdktcEIAMBicRmdV0icwxz5l1Kib0icSw/640?wx_fmt=jpeg|汤姆森1845年在大不列颠申请的轮胎专利书
之后，他做了一套这样的马车，并于1847年在伦敦摄政公园展出，引起了当时人们的注意。顺便提一下，他父亲给他打造了一个车间，在他17岁的时候他就帮他妈改进了洗衣机来减轻家里的家务负担。他还做了椭圆旋转蒸汽机的模型，后来成为了一名光荣的土木工程师，申请轮胎专利的时候他还只有23岁，最后他被选为爱丁堡皇家学会院士。https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/ob9ycFtY86gicMkVITr8bwjqGgoibPKeaqPqUaRbcwUwk42focCOPPNXUcerMS7vEkwjdl1zqXaxHcc4kejEN6rw/640?wx_fmt=jpeg|汤姆森当时做的轮胎
21887年英国兽医（是的，是一名兽医）约翰 · 邓禄普（John Boyd Dunlop）为了减小儿子骑三轮车的噪音，再次打起了给轮子上个轮胎的主意，当时他还不知道汤姆森已经申请了专利，毕竟他是一名兽医：），于是他又提交了一个可充气轮胎的专利。两年后，邓禄普就开了家工厂开始生产自行车轮胎，并成功帮他的贝尔法斯特巡洋舰自行车俱乐部赢下了几乎当时所有的自行车竞速比赛。这使得人们一下子就对轮胎起了兴趣，很快生产轮胎的公司纷纷成立。
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/AibShvc2qaEdoqSfrluLwSg6bibZnTbtzsH6maC34mejZkjvwpV019I6g29I7rA1PoicvnuqhISZK9YGLRyuKdw1g/640?wx_fmt=png|1915年邓禄普骑着自行车
但是这时候轮胎依然是少数高端自行车俱乐部才能玩的起，这种轮胎安装拆卸和修补都相当困难。
31892年，米其林兄弟安德烈和爱德华发明了可快速拆卸的橡胶轮胎，让马车也用上了轮胎，这一举措甚至大大减小了巴黎街道的噪音。当时汽车刚被发明出来，使用的还是实心的金属轮胎，所以很多汽车非常重，再加上马力又小，甚至会被自行车超车。https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/ob9ycFtY86gicMkVITr8bwjqGgoibPKeaqHtwiaOcdzuMBJbLj25Ym04Yo5P6fyMP7EufAZ62M8rDdjcWTESxmBJQ/640?wx_fmt=jpeg| 早期的实心轮的汽车
于是，米其林兄弟又发明了已拆卸的汽车钢圈与充气轮胎，这才让汽车真正跑起来。当然，硫化橡胶的技术也很重要，硫化橡胶技术大大提升了橡胶的硬度，后来百路驰（BFGoodrich）公司发明了把碳烟加入橡胶的技术，增加了摩擦力与耐用性。在此之前轮胎都是白色的，碳烟技术把所有的轮胎都变成了黑色。除了改进配方，人们还想办法改变轮胎的结构。1914年，哈密尔顿（G.H. Hamilton）和斯洛珀（T. Sloper）申请了子午线轮胎的设计，交错的帘线增加了轮胎面使用寿命，使得轮胎更易操控并且减小了滚动阻力，减少了燃油消耗。1946年又是米其林开发了子午线轮胎，后来该设计成为行业标准。同年，百路驰（BFGoodrich）公司发明了无内胎轮胎，避免了传统轮胎爆胎时快速泄气变形的危险。这些结构设计大大提升了轮胎的性能，使得轮胎现在无处不在，目前的主流交通工具中，几乎只有火车还没有轮胎（或许哪天我们也可以给它装上轮胎）。
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/ob9ycFtY86gicMkVITr8bwjqGgoibPKeaqibtkB2W0jxaibhIvdZExs7grDoINuBqAaWicvlDfNomPPW26zx0phs9Cw/640?wx_fmt=png| 轮胎横截面。12代表径向层，14，14是偏置层
人类经过了百年的努力，才把轮胎装到车轱辘上，每一步改良都有据可依，但今天我们在看轮胎的时候，已经习以为常了，似乎都觉得轮胎天生就长这样。其实，与看待轮胎相似，生活中有许多东西我们都习以为常了，觉得它就应该是这样，却很少思考它为什么会是这样。如此，生活不是也少了很多乐趣吗！
参考文献：1.en.wikipedia.org/wiki/Wheel2.en.wikipedia.org/wiki/Tire3.en.wikipedia.org/wiki/Michelin4.en.wikipedia.org/wiki/Robert_William_Thomson5.en.wikipedia.org/wiki/John_Boyd_Dunlop6.www.tirerecappers.com/tire-recappers-news/the-history-of-tires编辑：33&勿用&穆梓
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