כרית אוויר

כרית אוויר היא אמצעי בטיחותי חשוב בכלי רכב, שתפקידו למזער את הפגיעה בנהג ובנוסעים כתוצאה מתאונת דרכים.
בתאונת דרכים בין מכוניות או בעת פגיעה בעצם גדול אחר בשולי הדרך (עץ, עמוד חשמל וכדומה), הרכב נבלם תוך שבריר שנייה. הבלימה יוצרת תאוטה גבוהה ישירות על גוף הרכב. מכיוון שהנוסעים הם גופים נפרדים ואינם חלק מגוף הרכב, הם בעלי התמדה משלהם. כתוצאה מהבלימה הנוסעים מיטלטלים בתוך הרכב, וגופם נחשף לעומסים כבדים. טלטולים אלה עלולים לגרום לנוסעים נזקי גוף בלתי הפיכים ולעיתים אף קטלניים.
תפקידה של כרית האוויר הוא לספוג חלק מהאנרגיה הגבוהה הנוצרת במהלך התאונה, ולצמצם את הנזק הנגרם לנוסעים.

המנגנון

כרית האוויר מורכבת משקית ניילון קשיחה המחוברת למנגנון ניפוח הכולל מכל גז דחוס. המנגנון מבוסס על פיצוץ מבוקר אשר גורם לגז למלא את הכרית בתוך חלקיק שנייה.
מנגנון הניפוח עשוי להיות מופעל על ידי מערכת מכנית המציתה את החומר המנפח את הכרית בתנאי תאונה, או על ידי חיישן תאונה אלקטרוני, אשר מזהה מצבי תאונה על פי מאפיינים מוגדרים. בדרך כלל כלול במערכת חיישן שהוא מד תאוצה, שפועל כאשר מופעלת עליו רמה גבוהה של תאוטה (תאוצה שלילית).
מנגנון כרית האוויר מזהה אם חגורת הבטיחות אינה משולבת ועשוי לשנות את תזמון הניפוח או כלל לא להפעיל את הניפוח. הגנה זו נועדה למזער את מקרי הפציעות קשות העלולות להיגרם מעוצמת המכה של כרית האוויר בעת הניפוח.

כימיה

הפיצוץ שמביא לניפוחה של כרית האוויר הוא למעשה סדרה של תגובות כימיות שבמהלכן נפלט גז חנקן (N₂), גז המילוי שמנפח את הכרית.
פירוט השלבים
המצת החשמלי מופעל ומביא לחימום מיידי של תרכובת נתרן אזיד (NaN₃), שעוברת פירוק כימי (דה-קומפוזיציה) לקבלת גז חנקן (N₂) ונתרן (Na), על פי המשוואה הבאה:
2NaN₃ → 2 Na + 3 N₂ 

הנתרן (Na) מגיב עם אשלגן חנקתי (KNO₃) תוך יצירה של אשלגן חמצני (K₂O), נתרן חמצני (Na₂O), וגז חנקן (N₂) נוסף:
10Na + 2 KNO₃ → K₂O + 5 Na₂O + N₂

תחמוצות הנתרן והאשלגן (שהנם בסיסים) מנוטרלים על ידי צורן דו-חמצני (SiO₂) לקבלת מינרלי סיליקה (K₂SiO₃, Na₂SiO₃):
K₂O + Na₂O + 2 SiO₂ → K₂SiO₃ + Na₂SiO₃

לעיתים קרובות לאחר ההתפוצצות של כרית האוויר, מתקבל ענן גדול של אבקה לבנה. מדובר באבקת טלק (ולא אבקה של הכימיקלים מתגובת הפיצוץ). אבקת הטלק, נועדה למנוע הידבקות של חלקי הניילון, ולאפשר פתיחה מהירה של הכרית בעת ההפעלה.

התפתחות השימוש בכריות אוויר

על כרית האוויר נרשם לראשונה פטנט בארצות הברית ב-1953 על ידי ג'ון וו. הטריק, מהנדס תעשייה בגמלאות, לאחר תאונה שעבר עם אשתו וביתו הצעירה, בשנת 1952. בשנת 1965 קודם רעיון כריות האוויר ביפן על ידי יאסו סאבורו קובורי ומשם, עם ההתעוררות במודעות ציבורית בדבר בטיחות הרכבים, עבר ההתעניינות בנושא חזרה לארצות הברית. 
עד שנות השבעים לא שולב המוצר החדש במכוניות. הקונגרס בארצות הברית חוקק חוק המחייב שילוב כריות אוויר ברכבים משנת 1972. אולם יצרני המכוניות שכנעו את הקונגרס שהדבר בלתי אפשרי ומועד השילוב נדחה פעם אחר פעם. ב-1971 החלה פורד בניסויים על מנת לשלבו ברכביה. ג'נרל מוטורס הצטרפה שנתיים מאוחר יותר. שתי החברות בנו ציי רכב ניסיוניים לאמצעי הבטיחות החדש.
כריות האוויר נתפסו בתחילה כאמצעי תחליפי לחגורות בטיחות. ברכבים בהם הן הותקנו הוסרו חגורות הבטיחות. לאחר שנגרמו התנפחויות שווא ואף מספר מקרי מוות, הופסק הייצור. באמצע שנות ה-70 הוחלט בארצות הברית להמיר את החובה להתקין כריות אוויר במכוניות לחובה להציע כריות אוויר למעוניינים בו בתוספת מחיר. 
בשנת 1979 שקלו במשרד התחבורה לחייב התקנת כריות אוויר במכוניות, אולם מפאת היות כריות האוויר עדיין בשלבי פיתוח, החליטו נגד חיוב ההתקנה. 
דיימלר-בנץ הייתה החברה הראשונה לשלב כריות אוויר במכוניות. אלו הותקנו מול הנהג בלבד, והותקנו בנוסף לחגורת הבטיחות. לאחר שגם יצרנים אירופאים נכנסו לתמונה, בשנות השמונים, והופנם הצורך בכריות אוויר כאמצעי משלים לחגורות בטיחות, הפכה כרית האוויר לפריט חובה בארצות הברית בשנת 1989, למעט כלי רכב בהם הותקנו חגורות בטיחות אוטומטיות (שחוגרות אוטומטית את הנהג והנוסע). החל מדגמי 1990 התקינה קרייזלר כריות אוויר בצד הנהג בכל המכוניות שלה. פורד התקינה באותה עת כריות אוויר בחלק מדגמי היוקרה שלה והבטיחה לשלב כריות אוויר בכל מכוניותיה, בצד הנהג ובצד הנוסע הקדמי, באמצע שנות ה-90. באוקטובר 1990 הודיעה גם ג'נרל מוטורס על כוונתה לשלב כריות אוויר בכל רכביה. מ-1998 הפכו כריות אוויר קדמיות לפריט חובה בכל רכב בארצות הברית.