前言

中国每年因为道路交通事故死亡的人数是一个严重的数字，根据2022年统计数据，全国道路交通事故发生率为4.45起/百万车次，致人死亡率为1.12/10万人，共计发生交通事故417.7万起，死亡44.2万人，肇事2.3万人。当前相对于之前下降了很多，但交通安全形势仍然非常严峻。

车辆状态是影响交通事故发生概率的重要因素之一。例如制动系统和轮胎磨损、车灯、安全带等安全设施损坏，都会增加交通事故的概率。因此，对汽车安全性能进行提升是非常重要的，可以降低交通事故的发生率。本文基于对汽车安全性能进行研究，以一种客观思维从汽车易发生碰撞外部为切入点进行分析，提出一种一次性车前紧急可溶减撞粘膜的创新型设想。即通过预防人车相撞，减少二次伤害，从而降低人体所受减速伤、撞击伤、碾挫伤等。

  一次性车前紧急可溶减撞粘膜作用于车头以及两侧易发生碰撞的地方，当人体与汽车意外相撞时，因为瞬间产生的强大撞压力使粘膜破坏，粘膜内部特殊具有强制黏性液体流出，与人体相黏，通过能量守恒原理，增加人体所受撞压力作用时间，从而减少人体受到的伤害。

1 国内外相关技术的应用

  当前我国汽车安全性能发展中大多以车内设计居多，相较于车外保护相关资料较少。在国内行人保护碰撞安全研发领域，各大车企成效显著，以很早就启动相关研发进程并取得颇多成绩的广汽本田为例，秉持“为了所有人的安全”理念，广汽本田于2006年举行国内首次“CAR TO CAR”碰撞试验。碰撞安全是伴随汽车诞生的问题，因此注重人文关怀的车企，就开始汽车碰撞安全的研发，并将相关保护技术运用到汽车之中。

早期的汽车安全技术，尽管大多只关注车内乘员，但不难发现它们的实现功能，都是以损失车辆部件为前提，而这正是现代汽车安全技术的主要手段。谷歌于2016年发表过一篇关于无人驾驶汽车车前涂覆专门的粘合剂文章，与本文创意设想相似，不同点在于一种是涂覆剂的设计并非车前粘膜，以及适用场景不同。

2 当下汽车安全性能存在的问题以及分析

2.1 汽车安全性能不足

汽车的发展是一个漫长的过程，经过100多年来的不断改进、创新，凝聚了人类的智慧和匠心，并且成为广泛用于社会经济生活多个领域的交通运输工具。

当下，中国每年道路交通事故死亡人数不计其数。从客观角度出发，抛开驾驶人员主观原因，汽车状态是影响交通事故发生概率的重要影响因素之一。近年来，我国汽车行业发展迅速，各式各样的选择摆在大众面前。其中，安全性能是一项重要考虑指标。

2.2问题分析

以安全气囊系统举例说明，它是一种被动安全性（见汽车安全性能）的保护系统，它与座椅安全带配合使用，可以为乘员提供有效的防撞保护。在汽车相撞时，汽车安全气囊可使头部受伤率减少25%，面部受伤率减少80%左右。这是对汽车内部人员的一项重要保护。

再以安全带进行论证说明，汽车安全带的作用就在于意外事故的发生时，预紧装置就会在撞击的瞬间绷紧，同时也会将松弛的安全带牢牢地贴付在驾驶员身上，预防给驾驶员带来意外的发生。这也是基于车内，对汽车内部人员进行保护的一项措施。

以此为切入点，本文提出一次性车前紧急可溶减撞粘膜创意思考，大多数预防交通事故均为从汽车内部出发考虑，以保护车内人员为目的进行科学研究。事实上，不仅应该从车内考虑人身安全，也可反向增加车外人身安全考虑。

3 汽车减撞粘膜关键特点以及可行性分析

3.1关键特点：

(1) 一次性

一次性车前紧急可溶减撞粘膜为一次性使用。当它被破坏后即为废弃物，且不会影响车身状态，可再次对车前进行重新贴膜；当它未被破坏时，可作为预防意外交通事故的一项保护措施，在完整粘膜时，处于半透明颜色，基本不影响原车身美观。

(2) 强制粘膜

粘膜内部为特殊液体，具有高强黏性。当粘膜被破坏后，液体流出，对所接触物体具有强制粘性。

(3) 特殊可溶性

粘膜内部液体具有高强黏性，需要特殊溶液溶解，例如：KMnO4等强氧化性物质发生化学反应后从而达到溶解目的。

3.2可行性分析：

结合大量调查研究可知，车辆与行人发生碰撞的时候，绝大多数的情况是车头与行人发生碰撞。在目前的绝大多数乘用车车头在与行人发生碰撞时，行人的下肢和头部是最频繁受到伤害的部位。在交通事故中伤害分为两类：原发性损伤或第一次损伤，是车辆第一次碰撞或碾压人体造成的损伤，如直撞伤（最常见类型，如保险杠损伤、承重腿损伤、机动车车头碰撞伤），过度伸展造成的伸展创，碾压伤（如刹车碾压和不刹车碾压伤）；继发性损伤或第二次损伤，是人体被撞击后身体与地面或其他物体相碰撞、擦划形成，如摔跌伤、拖擦伤。

一次性车前紧急可溶减撞粘膜主要针对继发性损伤或第二次损伤，即二次伤害进行可行性分析。一般汽车碰撞过程作用时间为0.2秒左右，车辆从具有一定速度的状态减速到静止状态所产生的能量是非常大的。这些能量中的大部分被汽车的结构所吸收、车辆制动与地面摩擦生热、使被撞物体产生形变等。未受过专业训练的人反应时间通常在0.2~0.3秒，且结合人和车子的响应时间，正常情况下反应时间耗去0.5~0.6秒，实际上，人遇到突然的、惊吓情况下，大部分人的动作时间需要1秒，甚至更多。

在不考虑空气阻力，车与地面摩擦等理想状态下，试用动量定理进行计算分析。冲量是力对时间的积累效应。力对物体的冲量，使物体的动量发生变化，而且冲量等于物体动量的变化量。在人车碰撞过程中，相碰作用的时间极短，但力却很大，而且力在这短暂的时间内变化十分剧烈，因此很难对撞压力和人的加速度做准确的测量；只需考虑撞压力在作用时间内的积累作用和它产生的效果。如图1所示 ；

图1不同时间下作用力的示意

                                式（1）

       m∆v=m1v1-m2m2                     式（2）

               F=PS                        式（3）

分析一：当人车相撞时，近似把人看成固态带入公式条件进行分析，在公式（1）可知的是如何减少人体伤害需要从减少受力进行分析，在冲量为一定时，通过一次性车前紧急减撞粘膜增加力作用时间，因为粘膜内部为液体，液体与固态受力不同，液体受力不均匀会受力的大小而增加力作用时间，从而达到减少人体受伤的目的。

分析二：肇事的车型不同，给行人造成的损伤不同。小轿车或吉普车等车头较突的车型撞击人体时常发生典型的四联损伤即撞击伤—抛举伤—再撞击伤—再抛举伤，从而造成人体多发性严重性损伤，如心脏破裂和大血管断离。小汽车和大卡车撞击行人的部位不同，结果则各异。如果肇事车是旅行车、面包车、公共汽车、大客车或大卡车，被撞行人可向前方凌空抛出，然后坠地；或被车头碰撞向前移动一段距离后才倒地；也可被车拖住在地面拖擦。

一次性车前紧急可溶减撞粘膜内部为具有高强黏性液体，当撞压力达到粘膜最小限定值，粘膜破坏，液体流出，与接触人体进行粘合，从而避免人体被拖行、撞飞，以及卷入车底的情况，降低人体伤害。结合公式（2）和（3）来看，当人体与车头黏液相互作用时，在汽车未停止即司机反应时间的内，人车相对于地面未停止运动，也就是指末速度不为零，而初动量不变，即动量整体减少，反过来对于冲量来说，也是减少，作用时间增长，人体所受撞压力减少，从而人体伤害降低。

分析三：将人体看似为固态进行代入公式（3）进行分析，通过一次性车前紧急可溶粘膜降低撞压力后，已知人体与汽车相撞面积不可改变，即人体所受压强效果减少，可得人体所受伤害降低。

综上所述，一次性车前紧急可溶粘膜具有降低人体伤害的作用，对汽车安全性能有效提升，具有实际可行性研究意义。

4 汽车减撞粘膜实用性分析

4.1与车形变量无关，粘膜具有较强折叠度

据研究表明，车辆与行人发生碰撞的时候，绝大多数的情况是车头与行人发生碰撞。粘膜内部为黏性液体物质，具有高强粘性，液体具有流动性，把它放在什么形状的粘膜中它就出现什么形状。液体由特殊粘膜包裹，与车头以及两侧前端紧密贴合。其折叠度表现为，粘膜与车头紧密贴合，与车头形变无关，可随车头任意改变贴合形状。（如图2所示）

图2液体粘膜折叠示意图

4.2半透明薄膜，基本不影响原车身美观

  粘膜为透明颜色，且与车头以及前端两侧贴合，即粘膜只作用于汽车前部，不与全车身贴合。粘膜内部特殊液体为半透明，即与原车相贴后，不影响原本车型美观。（如图3所示）

图3粘膜贴合部位展示

4.3只与冲撞力有关，即粘膜存在最大限力

特殊黏液由膜包裹，当粘膜所受力最大到达临界值，粘膜被破坏。以手机钢化膜为例进行类比说明：钢化膜是一种保护手机屏幕的材质，能有效地避免因为外力导致屏幕直接损坏，达到减轻内屏损坏的几率。材质应该是两层粘膜夹附着中间的玻璃，从而起到保护屏幕的作用。

将一次性车前紧急可溶减撞粘膜单独处于三维空间来看，可近似看成一个厚度极小的特殊材料所制液体气球。气球膜看成粘膜，里面空气看成特殊液体。以液体气球进行简要概述，此处考虑的是以粘膜厚度处处均等，可近似得到以下分析过程。已知液体气球表面张力处处相等，可将问题等价于一个流体力学的问题——静态流体界面形状求解。其Young-Laplace方程公式如下：

                                                  式（4）

其中，∆P表示液面内外压力差，在液体气球里，压力差由静力学压强提供。ɼ表示表面张力系数，R1,R2表示界面主曲率半径。实际上，这个方程并不好解。原因如下：

①　液体气球本身具有厚度，在不同作用点受到的压强不一定相等，这从直观角度很容易思考到。

②　液体气球材质特殊，它的应力应变曲线为非线性，参考单轴伸缩实验应力应变曲线如图5：

      图5单轴伸缩实验应力应变力曲线图

③　液体气球弯曲刚度，对其密度也会产生影响。

综上所述：想在实验中获得精准在粘膜受力参数具有一定难度，因此，针对一次性车前紧急可溶减撞粘膜只需确定人车相撞最小范围，即粘膜最大限力。

5 小结

综上所述，一次性车前紧急可溶减撞粘膜具有一定实际可行性。不管是针对车内安全设计还是车外安全设计来说，汽车安全性能仍有许多改进空间。随着科技的不断发展，汽车行业也会在不久的将来的不断完善性能，为人们生活增添一抹亮丽色彩。

参考文献：

[1]王婷,张启森.汽车太阳膜装贴方法[J].汽车维修与保养,2019,(05):76-77.

[2]宁伟,高建宾,王莉娅,闫沙沙,白瑞强.汽车膜用单组份丙烯酸酯压敏胶的合成研究[J].广州化工,2014,42(11):86-88+102.

[3]陈秀娟.全新“膜”法[J].汽车观察,2016,(03):80-81.