摘要：主要研究针对东北地区冬夏更换汽车轮胎频繁的问题以及湿滑路面安全问题、高温天气爆胎情况来构想一款运用形状记忆高分子材料来制作的新型“感温记忆”轮胎。新型“感温记忆”轮胎在能够记忆不同路面的摩擦以及对周围环境温度的变化做出相应改变外，对于湿滑路面，新型“感温记忆”轮胎还能够自动改观汽车的操纵稳定性和制动性。该轮胎灵敏度高，可应答外界多种刺激。该技术亮点在于把已有的相关技术能够相融合，解决东北地区换季换胎的难题同时改善汽车行驶的安全系数。
关键词：东北地区；新型“感温记忆”轮胎；形状记忆高分子；构想
东北地区冬天路面多雪湿滑，在冬天更换的冬季胎花纹以及轮胎橡胶成分与夏季胎存在很大不同，冬季胎比夏季胎要软，也不会因温度低而变硬。夏季胎的沟槽相较冬季胎来说比较浅，在冰雪路面容易打滑，冬季轮胎能够让汽车在雪地与湿滑路面拥有更短的制动间距以及加强轮胎的抓地能力。针对东北冬夏更换汽车轮胎频繁的问题构想出有感温记忆功能的新型轮胎。这就需要新型“感温记忆”轮胎在敏感度上严格把控。
新型“感温记忆”轮胎可以省去随着季节的变化而去更换轮胎的麻烦并且可以减少每年更换轮胎资金的耗费，通过有形状记忆功能的高分子材料聚合物以及摩擦理论建立轮胎-路面的摩擦模型:针对沥青路面表面纹理的分形特征,采用分段变维分形的方法,检测出不同路面不同温度时轮胎与地面的附着系数，并且运用轮胎材料的记忆功能来保存这些路况信息，使在不同路面上不同温度下其能在一定时间内自动改变轮胎纹理来适应环境。
新型“感温记忆”轮胎在能够记忆不同路面的摩擦以及对周围环境温度的变化做出相应改变外，对于湿滑路面，还能自动改观汽车的操纵稳定性和制动性。
新型“感温记忆”轮胎灵敏度高，可应答外界多种刺激。该技术亮点在于把已有的相关技术能够相融合，解决东北地区换季换胎的难题同时改善汽车行驶的安全系数，非常实用，市场前景广阔。
1.对传统轮胎存在问题进行分析
1.1传统的轮胎设计不够全面、没有考虑到不同季节的天气情况及温差变化大的特殊性的问题
传统的轮胎的防滑技术以及目前各大轮胎制造商对此的研究方向通常是在低温情况下采取更换能够在低温下保持橡胶弹性的冬季胎，而在温暖的天气下，冬季轮胎会变软，从而性能降低、行驶不稳定，常常得换夏季轮胎。市场上的全季轮胎与冬季轮胎相比，在雪地上几乎没有防滑性能，在温暖的天气中也不会像夏季轮胎那样具有抓地力。
1.2夏季高温下轮胎内部气压过大导致爆胎的问题
大部分传统的轮胎遇到高温天气会发生爆胎，而爆胎的原因是轮胎内压力过大，空气被压缩，当轮胎有裂缝或着是空气被压缩时，轮胎就极大可能发生了爆胎。在高速行驶时出现爆胎是一件非常棘手可怕的事情，不仅耽误重要行程，而且突然爆胎事故会导致车辆突然倾斜并发生侧滑，危险系数大大增加。
1.3在湿滑路面上发生轮胎滑水的问题
下雨天路面积水，由于水膜的湿润光滑作用，传统的轮胎与路面之间的FN系数显著降低，甚至呈现出轮胎打滑现象，严重影响到汽车的把持稳定性和制动性，从而出现交通事故。
2.对传统轮胎问题解决的对策
针对东北冬夏更换汽车轮胎频繁的问题以及湿滑路面安全问题、高温天气爆胎情况来研究一款运用形状记忆高分子材料来制作的感温记忆轮胎。
形状记忆高分子是在一定条件下被赋予一定的形状(起始态)。当外界条件发生变化时，如一定量的热、光、电、化学处理等刺激，就可以相应地改变其形状，使其固定变形。
如果外部环境的变化又发生和以特定方式的规则，它可以可逆地恢复到初始状态。
这种采用形状记忆高分子的新型“感温记忆”轮胎结构减小了带束层端部处的钢丝应力，使得胎肩处应变能密度降低，从而降低了轮胎使用温度，减少了胎肩裂等现象，同时能够增大胎面处钢丝应力，协同提升轮胎滚动阻力性能及使用寿命，用于改善胎圈处的应力集中现象，防止爆胎。
2.1构思解决传统的轮胎设计不够全面、没有考虑到不同季节的天气情况及温差变化大的特殊性的问题
为了使出行更加方便快捷，减少频繁更换轮胎的麻烦与耗资，我们由此现象选用一种形状记忆高分子材料制作轮胎，使之能够根据外界条件的变化（主要是感应温度变化）来改变轮胎纹路，进而改变轮胎与路面间的摩擦力，提高其抓地力且提高其安全性。
2.2构思解决夏季高温下轮胎内部气压过大导致爆胎的问题
形状记忆高分子材料性能稳定，热弹性很强，能够敏感的感知温度的变化来改变轮胎形态，从而使胎压增强时及时稳定内压，从而避免爆胎的发生。
2.3构思解决在湿滑路面上发生轮胎滑水的问题
新型“感温记忆”轮胎能够正确处理轮胎胎面和周围水膜间的相互作用关系，通过花纹结构的改变，轮胎沟槽深度增大，这样可以增大轮胎花纹沟的排水量，减小轮胎在有水路面上行驶时受到的动水压力，从而改善轮胎的滑水性能。
3.新型“感温记忆”轮胎的创新点与项目特色
（1）概念创新：大部分传统轮胎遇到不同道路不同天气等的影响或是爆胎打滑等突发状况需要去更换轮胎，而我们的新型“感温记忆”轮胎则不需任何繁琐的程序，它会敏感得自发通过SMP去应对各种情况。
（2）技术水平创新:根据2017年香港科学家运用形状记忆高分子材料纤维第一次制造出医用品，而且研究了形状记忆高分子的应力记忆行为，结果发现应力越大，温度越高，高分子材料的应力记忆性能越强。
而轮胎产业正是需要这种在高温条件下显示出强性能的材料，目前投入使用最多的主要是热致SMP，也称为热收缩材料，其具有型变量大，形状容易恢复，保温效果好的优点。
并且目前利用形状记忆高分子已经制作出湿度敏感型聚合物，湿度激发形状记忆材料，当前用于卫生产品，如尿布、训练裤、卫生巾和失禁产品。
这种可以感应湿度的记忆型高分子材料如果应用到轮胎上，那么在湿滑的路面就可以防止车辆发生打滑事故。
（3）产品的创新：传统的轮胎采用的是普通橡胶材料，并没有采用记忆高分子材料，本产品采用双向记忆高分子材料，既可以感知低温又可以感知高温，从而使轮胎在不同温度范围内确定路面情况（主要是摩擦系数），进而变换轮胎花纹改变抓地力，确保行车安全。
根据热致SMP形状记忆原理最终构思出一种集廉价、安全、防滑、稳定于一身的新型“感温记忆”轮胎。轮胎常常在复杂而且苛刻的条件下去使用，它在行驶时承受着各种变形、负荷、压力以及高温低温作用，因此轮胎必须具有较高的牵引性能、承载性能和缓冲性能。同时我们所构思的新型“感温记忆”轮胎还具备着耐屈挠性和高耐磨性，以及还有低的滚动阻力与生热性。从而可以在保证在不同的温度气候下轮胎防滑的良好性能，同时最大程度地保障了大众行车的安全性和延长轮胎的使用寿命，极大地降低了成本，有效辅助车辆在任何环境温度下放心行驶。
作者简介：
陈应衡（1999-10），女，汉族，籍贯：海南省万宁市，学历：本科
邢家浚（1999-03），男，汉族，籍贯：山东省潍坊市，学历：本科
陈昊泽（1999-04），女，汉族，籍贯：山东省滨州市，学历：本科