1、1 綠色輪胎的優點
綠色輪胎具有彈性好、滾動阻力小、耗油低、生熱低、耐磨、耐穿刺、承載能力大、乘坐舒適等優點。與傳統輪胎比，凸現瞭環保、節能、新工藝、新材料等多方面的優勢。
1.1 高環保
傳統輪胎由於添加瞭有致癌作用的橡膠配合劑，它們隨著胎面磨損散發在空氣中，嚴重污染瞭環境，同時世界上每年有數億條輪胎被廢棄，它們不但占據大量空間，而且難以分解，對環境造成瞭極大威脅，被人們稱為“
黑色污染”。隨著人們環保意識的不斷提高，在繼續努力降低滾動阻力的同時，已開始重視使用不污染環境的材料制造輪胎，而且努力延長輪胎的行駛裡程，以減少廢舊輪胎的數量。在大量的汽車使用綠色輪胎以後，對節油和減少污染產生巨大作用。綠色輪胎的廣泛應用將為全球每年節省數百萬桶
石油，並顯著減少CO的排放量。
1.2 低消耗
習慣使用的黑色輪胎是以標準的合成橡膠和天然橡膠制成的，在汽車行駛溫度升高的條件下，其防護材料的結構和性能都發生改變，同時車輪滾動的阻力也在增加。綠色輪胎與普通輪胎相比，減輕瞭輪胎重量，減少瞭復合材料的能耗(滯後損失)。所以，綠色輪胎與同等規格的輪胎相比，滾動阻力可降低22百分比-35百分比，並因此減少汽車燃料消耗3百分比-8百分比，使汽車CO的排放量有所下降，其他性能如耐磨耗、低噪音、幹濕路面抓著力等均保持良好水平。
1.3 超安全
綠色輪胎通過優化胎體設計，以絕佳的彈性胎面改進汽車在光滑路面的抓地性能，使駕駛更平穩、制動距離更短，大大提高瞭駕駛安全性。研究證明，綠色輪胎產生的摩擦力可以減少汽車在濕滑或結冰路面上15百分比的剎車距離，使汽車的冬季駕駛性能提高10百分比-15百分比。這對減少事故率和人員傷亡有著重大的意義。
2、2 設計綠色輪胎的途徑
從理論上講，降低汽車油耗的途徑有輕量化、減小輪胎滾動阻力及采用稀混合氣發動機等。實際上，隻有減小輪胎滾動阻力才是最切實可行的綠色輪胎設計途徑，研究結果表明，輪胎的模具、花紋設計和輪胎結構和材料均對輪胎滾動阻力有影響。克服輪胎滾動阻力消耗的燃油占汽車總油耗的14.4百分比，而僅由胎面產生的滾動阻力就占輪胎滾動阻力的49百分比，其他部件的影響比例分別為：胎側14百分比、胎體11百分比、胎圈11百分比、帶束層8百分比、其餘部件7百分比。由胎面直接造成的油耗約占7.1百分比。降低胎面的滾動阻力並保證抗濕滑性能良好將是綠色輪胎最基本的要求。
綠色輪胎技術主要從選擇合適的膠種和配合劑，改進胎面膠料配方入手，再輔以減薄胎體、優化輪胎輪廓等結構設計手段，來達到降低輪胎滾動阻力的目的。可以預料，計算機輔助設計技術的介入和聚合物分子定向設計成果的推出，無疑將加速綠色輪胎開發進程。
3、2.1 綠色輪胎的結構設計
2.1.1 胎體結構子午線化
輪胎結構 大體可分為兩種，即子午線結構和斜交結構。子午線結構與斜交結構的根本區別在於胎體。胎體是輪胎的基礎，它是由簾線組成的層狀結構。胎體層上部有簾線為周向排列的帶束層，這種結構使簾線強度能夠得到充分利用，故子午胎的簾佈層數比斜交輪胎少40百分比-50百分比。
從設計上講，斜交輪胎有很多局限性，由於斜交輪胎交叉排列的簾線強烈摩擦，使胎體容易生熱，而且加速胎面花紋磨耗，其簾線佈局也不能很好地提供優良的操縱性能和乘坐舒適性；而子午線輪胎的鋼絲帶束層則有較好的柔韌性以適應路面的不規則沖擊，且經久耐用。它的簾佈層結構還意味著在行駛中有小得多的摩擦，從而獲得較長的胎面壽命和較好的燃油經濟性。
子午線輪胎本身的優點使輪胎無內胎化成為可能。無內胎輪胎有一個公認優點，當輪胎被紮破後，不是像有內胎的輪胎(普通的斜交胎是有內胎的)那樣爆裂，而是在一段時間內保持氣壓，從而提高瞭安全性。
由於子午線輪胎胎體的特殊結構，使得在行駛中輪胎的路面抓力大、效果好，裝有子午線輪胎的汽車與裝有斜交輪胎的汽車相比，其耐磨性可提高50百分比-100百分比，滾動阻力降低20百分比-30百分比，可以節約油耗約6百分比-8百分比。也正因為這樣，同樣車型選用子午線，輪胎比選用斜交輪胎操縱性好，有較好的駕駛舒適性。
輪胎斷面寬增大時，滾動阻力呈下降趨勢。這是因為輪胎斷面寬增加而使胎側部剛性減小，而對滾動阻力影響較小的側部的變形增加，對滾動阻力影響較大的胎面部的變形減小所致。另外，隨著輪胎斷面寬度的加寬，胎面、帶束層等主要部位的能量損失減小。因此加大輪胎斷面寬度對降低滾動阻力有利。
如果胎圈部的填充膠條高度增高，則滾動阻力亦增加。因為隨著填充膠條高度增高，產生滯後損失的物質體積增加，胎側下部的能量損失亦增加。另外，填充膠條高度增加會因胎側的剛性增加而使胎側部變形減小，而對滾動阻力影響較大的胎面部的變形相對增大，這會導致滾動阻力增加。目前，胎體結構設計是向低斷面方向發展。
2.1.2 胎面
胎面半徑增大時，可降低輪胎的滾動阻力。這是因為胎面半徑增大時輪胎產生平面接地屈撓變形，使因輪胎斷面方向的屈撓變形所產生的應變能變小的緣故。也就是說，滾動阻力隨著胎面半徑的增大而減小，這主要得益於胎冠部和帶束層能量損失減小。今後綠色輪胎胎面結構應朝如下方向發展：
(1)雙層胎面 雙層胎面輪胎具有高速、穩定、耐磨及生熱低等優點，一般是由胎面和胎面基部兩部分構成，其胎面與胎面基部膠具有不同的動態模量和tanδ。有關文獻指出，胎面動態模量大於胎面基部動態模量(≥8.5 MPa)，tanδ大於0.12，胎面基部厚度與胎面厚度之比為0.25-0.70。
(2)發泡胎面
發泡胎面是由發泡橡膠制成的，除胎面膠的一般組分外，還含有結晶型間同立構1，2-聚丁二烯(粉末狀，平均粒徑為60 nm)，再配合發泡劑、抗氧劑等其他助劑。試驗表明，使用發泡胎面制備的輪胎在幹、濕路面上特別是在冰面上具有良好的制動和牽引性能，即使在炎熱的夏季也完全能夠保持駕駛穩定性、耐久性和低油耗，因此是綠色輪胎胎面膠的發展方向。
在進行輪胎結構設計時必須能夠在不降低與滾動阻力相互矛盾的其他特性(濕滑性、安全性、振動性等)的前提下降低滾動阻力。作為具體的降低滾動阻力方案，必須綜合考慮輪胎形狀和橡膠配置，特別是要考慮對由復合材料構成的帶束層、胎體簾佈層滾動阻力的影響。作為輪胎結構研究，不能僅憑過去的直覺和經驗，還要用模擬技術來加速低滾動阻力輪胎的開發。
有限元法采用橡膠材料的能量結構方程式已有數十年的歷史，已從線性彈性方程式過渡到
Mooney-Rivlin方程式，最近還在大變形領域引入瞭非線性結構方程式。作為以輪胎為代表的許多工業橡膠材料使用的填充橡膠，在0-100百分比的應變領域中的儲能模量、損耗模量、tan8這些黏彈特性使應變具有非線性，一般被理解為佩因效應(弗萊徹-金特效應)。考慮這一點的非線性結構方程式近幾年也被提出來瞭。在正常車輪轉動狀態下，應變在輪胎變形中也占大部分，控制該應變領域的黏彈性對控制輪胎滾動阻力也尤為重要。實際上，通過將表示填充橡膠在0-100百分比的應變領域的儲能模量、損耗模量、tanδ這些黏彈特性的非線性黏彈性結構方程式應用於FEA，可使輪胎滾動阻力的預測精度較傳統預測有大幅度的提高。這樣一來，降低輪胎滾動阻力的輪胎結構設計、新材料開發和配方設計的精度和效率就相應地得到提高。目前已經開發出通過用有限元法模擬輪胎滾動阻力，進而進行綠色輪胎設計的方法。
普利司通開發成功瞭可大幅度降低滾動阻刀，且可提高耐磨性的輪胎設計技術稱為普利司通生態輪胎設計技術。
普利司通開發設計技術的目的是，在研究開發輪胎省燃料費技術過程中，主要著眼於輪胎的偏心變形。通過開發新的輪胎形狀，加大這種偏心變形，可大幅度降低對車輛燃料有很大影響的輪胎滾動阻力，而且可進一步提高耐磨性。
如果輪胎負載轉動，則會由於輪胎接地面和輪胎本身的變形而產生阻力，進而產生以熱能為王的能損失。輪胎能損失稱為輪胎的滾動阻力。通過降低輪胎的滾動阻力可降低車輛的燃料消耗。
過去，通過開發能量損失少的胎面膠可有效降低滾動阻力，這主要是通過開發橡膠材料來達到降低滾動阻力的目的。但是，采用能量損失少的橡膠會使耐磨性下降，這就對開發低滾動阻力輪胎出瞭難題。
普利司通開發的新技術通過采用可大幅度降低輪胎能量損失的輪胎新形狀，可抑制因改變材料(為瞭降低滾動阻力)而引起的滾動阻力下降 。普利司通認為用這種技術開發的輪胎如果與考慮環境型車輛，如電車(EV)等配合，則可望獲得事半功倍的效果。
普利司通已於2003年10月24日在第27次東京汽車展上展示瞭用該技術開發的輪胎試制品。通過裝車試驗表明(裝車試驗的輪胎規格為235/35R19，乘車人數4人，輪胎充氣壓力為230 kPa)，樣胎的耐磨性比同一規格的普利通輪胎高50百分比。
4、2.2 降低阻力方法
通常，降低輪胎滾動阻力有如下兩種基本方法：
(1)減小輪胎質量
減小輪胎質量是降低輪胎滾動阻力最快速、最有效的方法。為瞭保證輪胎質量小，在確保輪胎使用性能的前提下，必須采用最小的部件厚度。輪胎生產廠必須嚴格控制工藝，以保證部件達到最小厚度，絕不允許工廠采取擅自加大部件厚度的辦法來解決生產問題。采用輕質材料制造各輪胎部件也是減小輪胎質量的一種有效方法，采用芳綸帶束層替代鋼絲帶束層就是一個明顯的例子。
(2)減小材料能效
滯後損失)降低輪胎滾動阻力的第二種方法是減小輪胎材料的能量損失(滯後損失)。聚酯簾線的滯後損失較大，但經過合適的改良後，有可能推出較小滯後損失的品種。
5、2.2.1.1 綠色輪胎材料
天然橡膠(NR)是非極性橡膠，雖然本身具有優良的電性能，但在非極性溶劑中易溶脹，故其耐油、耐有機溶劑性差。NR分子中含有不飽和雙鍵，故其耐熱氧老化、耐臭氧化和抗紫外線性都較差，限制瞭它在一些特殊場合的應用。但NR通過改性可大大擴展NR的應用范圍。
(1)環氧化天然橡膠
環氧化天然橡膠(ENR)是天然橡膠(NR)經化學改性制得的特種天然橡膠。與NR相比，ENR具有完全不同的黏彈性和熱力學性能，如具有優良的氣密性、黏合性、耐濕滑性和良好的耐油性。ENR可與極性填充劑(如白炭黑)強烈結合，在無填充劑時，ENR硫化膠仍能保持NR所具有的高模量和拉伸強度。ENR 50具有良好的耐油性和姐尼性，在輪胎胎面膠中應用時，在沒有偶聯劑的情況下，ENR與白炭黑強的相互作用是提高滾動阻力和濕抓著力綜合性能的重要因素，ENR25與白炭黑/炭黑填充劑混合可獲得最佳的耐磨性。
(2)接枝天然橡膠
目前研究得最多的是甲基丙烯酸甲酯(MMA)與NR接枝共聚，MMA接枝NR伸長率大，硬度高，具有良好的抗沖擊性能、耐屈撓龜裂、動態疲勞性能、黏合性和較好的可填充性。工業上主要用來制造具有良好沖擊性能的彈性制品，如無內胎輪胎中的氣密層等。如果與丁苯膠共混，可用作胎圈三角膠膠料，其生膠強度及與鋼絲圈的黏合力明顯提高，並能增加鋼絲圈的挺性，保持鋼絲圈的形狀穩定。2.2.1.2 聚異戊二烯橡膠
異戊二烯的新發展是合成3，4-聚異戊二烯橡膠(高的玻璃化溫良)。這種橡膠與天然橡膠、丁苯橡膠、聚丁二烯橡膠並用可改善抓著性能。已研制成功異戊二烯與丁二烯的共聚物，還研究成功瞭異戊二烯與苯乙烯、丁二烯的三聚物。用這些橡膠制造的胎面膠具有良好的滾動阻力與濕路抓著力綜合平衡性能。
中國發明專利ZL95110352.0介紹瞭采用負載鈦催化異戊二烯本體沉淀聚合方法直接合成出反式-1，4-聚異戊二烯(TPI)粉料的新技術。據介紹，在胎面膠中以20-25重量份TPI取代等量丁苯膠制造的轎車和輕型載重半鋼子午胎，獲得瞭綜合行駛性能良好，而且百公裡油耗試驗燃油消耗降低2.5百分比左右的效果。