Công nghệ lốp xe được NASA dùng trên xe thăm dò sao Hỏa sắp được lắp vào xe đạp, dự kiến ra mắt vào năm sau

Công ty Smart Tire (lốp xe thông minh) mới công bố công nghệ lốp được phát triển riêng cho NASA sử dụng trên xe Rover thăm dò sao Hỏa Perserverance sẽ được đưa tới người dùng trong thời gian sớm.

Các đầu báo đã sớm bắt trend tin này. Các bài viết từ TechCrunch tới DigitalTrends tới các trang tin về đạp xe liên tục sử dụng các cụm từ như “kỉ nguyên vũ trụ” và “công nghệ tân tiến”. Các liên hệ tới hoạt động đạp xe leo núi, off-road (vì địa hình giống sao Hỏa?) liên tục xuất hiện.

Hình ảnh được sử dụng để quảng cáo thể hiện nguyên mẫu lốp xe này nằm gọn trên bánh xe đạp đua, đem lại ấn tượng rằng lốp METL được tạo ra dành cho hiệu năng về tốc độ.

Liệu năm sau các loại lốp với ruột khí có đột nhiên trở nên lỗi thời? Có lẽ là không.

Lốp METL hoạt động như thế nào?

Cái tên METL là viết tắt cho Martensite Elasticized Tubular Loading, một cách mỹ miều để mô tả “kim loại siêu dẻo dai”. Nền tảng của sản phẩm này là một hợp kim có tên Nitinol, bản thân cũng là viết tắt cho hai nguyên tố cấu thành: nickel và titanium cùng nơi sinh ra hợp kim này: phòng thí nghiệm vũ khí hải quân Naval Ordnance Laboratory.

Nitinol thực chất là một tổ hợp của nhiều hợp kim, nhưng có nhóm nền luôn là 50-50 nickel và titanium, với một lượng nhỏ các nguyên tố khác - theo Calvin Young, kỹ sư cơ khí Smart Tire Company và là nhà phát minh chính của công nghệ này.

Nitinol là một dạng hợp kim có “trí nhớ”: bạn có thể bẻ thẳng một cái kẹp giấy bằng Nitinol, nhưng ngay khi làm nóng thì nó sẽ trở lại hình dáng ban đầu. Công thức chính xác để tạo ra hợp kim này sẽ quyết định ở nhiệt độ nào thì hiệu ứng phục hồi cấu trúc này xảy ra.

Tuy nhiên Nitinol được dùng trong lốp xe nhờ tính chất chủ yếu là khả năng siêu đàn hồi. Đây là một tác dụng phụ của hiệu ứng phục hồi cấu trúc trên. Khi nhiệt độ cao quá mốc nhất định, hợp kim này sẽ ngay lập tức trở lại hình dáng cũ, tạo ra lực đàn hồi. Nitinol giống như một cái lò xo không bao giờ mất tính đàn hồi.

Lốp xe METL được làm từ các sợi Nitinol gò thành các lò xo và đan lại với nhau giống như giáp của kỵ sĩ thời trung cổ nhằm tạo ra cấu trúc đàn hồi tương tự lốp cao su. Hoàn toàn không cần đến ruột khí để duy trì cấu trúc hình dạng của lốp nên hoàn toàn không thể xịt lốp được. Young tự tin rằng “Bạn sẽ phá hỏng vành xe trước khi lốp xe hư hỏng. Hợp kim này gần như là bất tử.”

Nhờ cấu trúc kim loại giúp giữ tính đàn hồi, lí do duy nhất lốp vẫn chứa cao su là để tăng tính ma-sát. Một lớp cao su nhỏ được phủ lên hai bên thành nhằm tránh cho bụi bẩn lọt vào. 

Thay vì sử dụng cao su nhân tạo truyền thống, Smart Tire sử dụng loại vật liệu độc quyền là Polyurrethanium, tuy nhiên Young từ chối tiết lộ về vật liệu này, ngoại trừ cho biết tuổi thọ của lớp cao su này tương đương với lốp xe truyền thống. Khi lớp này bị hao mòn, lốp xe có thể được phun phủ lại một lớp khác, nên lốp xe gần như không bao giờ cần thay thế.

Hiệu năng thực tế của lốp không ruột khí?

Các loại lốp truyền thống đã có tuổi hơn 130 năm và chưa bao giờ bị vượt mặt bởi chúng hoạt động rất hiệu quả ở Trái Đất. (NASA cần một loại lốp kim loại cho các xe tự hành ngoài không gian bởi cao su sẽ nứt nẻ dưới điều kiện nhiệt độ cực thấp ở các hành tinh khác.)

Lốp hơi truyền thống cũng có điểm mạnh sẵn có: chất lượng trải nghiệm đi xe, độ bám, ma-sát trượt, độ bền và trọng lượng nhờ vào kích thước, thể tích khí, áp lực hơi, vật liệu vỏ và cấu trúc, kết cấu, mẫu hình ta-lông (lốp trơn hay lốp gai…). Smart phải cách tân và cải tiến toàn bộ các tiêu chí ấy để hoàn thiện công nghệ này.

Nguyên mẫu trong hình công bố được cho rằng có thể mô phỏng trải nghiệm đạp xe sử dụng lốp xe road 700c ở áp suất 100psi, nhưng có vẻ có nhiều khiếm khuyết chưa được nhắc tới ví dụ như hiệu suất ma sát trượt hay liệu có cách nào thay đổi độ cứng của lốp cho phù hợp với tải.

“Chúng tôi vẫn chưa giải quyết được hết các vấn đề trên”, Young cho biết. Công ty cũng đang nghiên cứu mô hình phân tích dự đoán mới nhằm giúp điều chỉnh độ dày của sợi hợp kim, khối lượng lò xo và các yếu tố khác để tối ưu hóa.

Các mẫu hình ta-lông được kết hợp vào lốp xe - sử dụng các khối Polyurethanium hay nhờ cấu trúc lồi lõm trên chính cấu tạo của hệ lò xo là điều chưa được sáng ỏ.

Ngoài ra còn một nỗi lo khác: hãy nghĩ về cách bạn lắp lốp không xăm vào bánh. Thường thì bạn kéo giãn lốp đã xì hơi ra và gắn cho lốp lọt vào niềng bánh rồi bơm cho căng. Nhưng lớp METL cơ bản thì luôn ở trạng thái căng, nên việc lắp đặt lốp chắc hẳn sẽ là một khó khăn.

Young cho biết nguyên mẫu được gắn vào một niềng rỗng để minh họa. “Chúng tôi hy vọng lốp sẽ tương thích ngược với niềng có vành. Đây là một trong những vấn đề chính mà công ty đang tìm cách giải quyết.”

Lốp METL sẽ được ứng dụng vào đâu?

Những điểm trên cho thấy một điều mà chính Young cũng công nhận: ứng dụng đầu tiên của loại lốp này không phải là xe đạp đua hay xe địa hình mà là dành cho các dịch vụ xe đạp công cộng (bikeshare).

Ích lợi lớn nhất của lốp METL là nó không thể xì hơi, điều này rất hợp lý nếu bạn phải quản lý nhiều xe cùng một lúc. Người dùng các dịch vụ xe đạp công cộng có lẽ không quan tâm tới trải nghiệm đạp xe hay các vấn đề liên quan là mấy so với những người yêu xe đạp - đem lại lợi thế cho Smart trong việc ứng dụng sản phẩm này và thu thập dữ liệu giúp giải quyết các vấn đề tồn đọng. Công ty hiện đã có hợp đồng với dịch vụ chia sẻ phương tiện vận tải Spin.

Vậy tại sao công ty lại nhắm đối tượng tới thị trường xe đạp? Young là một người yêu thích đạp xe và loại lốp này là một ý tưởng xuất phát vì đam mê, nảy sinh khi anh đang làm thực tập viên cho NASA. “Từ góc độ của công ty, xe đạp là một ứng dụng khả thi cho ý tưởng này.” - Young nói. Nói theo cách khác, xe đạp là phương án ít rủi ro để hiện thực hóa ý tưởng, và một khi đã hoàn thiện thì mở rộng ra các lĩnh vực khác sẽ dễ hơn.

“Đây không phải là một tương lai quá xa vời. Công nghệ này đã gần hoàn thiện và vấn đề chỉ là đưa nó vào thực tiễn và giới thiệu tới người tiêu dùng. Rất có khả năng bạn sẽ thấy loại lốp này trên xe đạp phổ thông trong một vài năm tới.”

Nhưng nếu bạn muốn thử loại lốp này trước, đừng tìm kiếm trong hội chơi xe đạp, mà hãy tìm ở những dịch vụ chia sẻ xe đạp công cộng.