Графенът следващото въглеродно влакно ли е?

Съдържание:

Графенът следващото въглеродно влакно ли е?
Графенът следващото въглеродно влакно ли е?
Anonim

Открит в петно ​​от молив, може ли графенът да е новият супер материал, който трансформира индустрията за велосипеди?

На пръв поглед графенът е прост материал. Това е един слой въглеродни атоми с дебелина 0,3 нанометра – милион пъти по-тънък от хартията на това списание. Въпреки това е 150 пъти по-здрав от стоманата и 20% по-еластичен. Той провежда електричество по-добре от медта или златото със скорост от един милион метра в секунда. Бързо отделя топлина. Той е прозрачен, както и напълно непропусклив и би трябвало да има същото въздействие през 21-ви век, както въглеродните влакна през 20-ти и стоманата през 19-ти. Нищо чудно, че двамата учени по материали от Манчестърския университет, които го откриха през 2003 г., Андре Гейм и Константин Новоселов, бяха бързо проследени до Нобелова награда и рицарски титли.Но какво общо има това с велосипедите?

Първиците на Graphene

Първите продукти за колоездене, съдържащи графен, започват да излизат на пазара. Vittoria използва графен в най-новите си карбонови джанти Qurano (вижте стр. 20), а Catlike също го използва в своята най-добра каска Mixino. Създателят на персонализирани въглеродни рамки Ричард Крадок от Craddock Cycles казва: „В момента има много вълнение относно графена, но това са само първите набези. Както всеки нов материал, пълният му потенциал все още не е известен, но най-вероятно максималната полза не е като заместител на въглерода, а като подобрение. Бих го използвал, когато се докаже.“

Пол Уайпър, научен сътрудник в Националния институт за графен към Манчестърския университет, казва: „Графенът може да подобри механичните свойства на композита, тъй като може да сподели напрежението, когато се добави към матрицата от епоксидна смола и да го направи по-твърд. Все пак трябва да постигнете правилния баланс. Голямо количество графен, да речем 10 или 20% от матрицата, би я направило наистина твърда, но също така би била крехка.'

Неговите колеги в момента усъвършенстват използването на графен в композитни рамки за космическото пространство, а испанският производител на автомобили Spania вече го включва в своето шаси на суперавтомобил GTA. Може ли рамките за велосипеди да бъдат следващите? „Няма никаква причина да не може да се използва в рамки за велосипеди и съм сигурен, че някой вече работи върху тях“, прогнозира Wiper. Витория има такава вяра в графена, че е вложила парите си там, където е устата. „Случайно вечерях преди пет години с основателя на Directa Plus, една от първите фабрики за графен в Европа, и ми хрумна идеята да използваме графен в нашите продукти“, казва президентът на Vittoria Руди Кампане. „Тогава решихме да инвестираме в тях, за да сме на върха.“

Vittoria твърди, че с помощта на графен в новите карбонови джанти Qurano е увеличил здравината на отвора на спиците и страничната твърдост на джантата с до 30%. Но преди всичко Кампан ентусиазира: „Подобреното разсейване на топлината на графена намалява натрупаната температура на джантата [при спиране], поддържайки я доста под прага, при който въглеродните влакна биха започнали да се разпадат.'

Добавянето на графен към въглерода обаче не е толкова просто, колкото добавянето на захар към вашето кафе. Directa Plus доставя графен на Витория като „нанопластинки“, които са с дебелина само от три до седем атома. „Голямото предизвикателство беше да се постигне почти перфектна дисперсия на графен в основната партида от епоксидна смола за предварително импрегнирани въглеродни листове“, казва Кампан.

Част от вдъхновение

Графенов велосипед

„Хората спекулираха от десетилетия, че графенът съществува в рамките на алотропи на въглеродни материали като графит, въглища и диамант, но никой не знаеше как да го направи като единичен двуизмерен слой“, казва Wiper. В един вдъхновен момент Гейм и Новоселов бяха започнали с петно ​​от кристален графит – на практика белег от молив – което се състои от множество, подредени слоеве графен, и с помощта на лепкава лента отстраниха част от графита.Тъй като са любопитни, те го правят отново и отново, докато накрая изолират един слой – чист графен. След това го тестваха.

„Обикновено, когато правите материалите все по-тънки и по-тънки, техните свойства се влошават“, казва самият Гейм. „Но с графена открихме, че нещата се подобряват.“

Лаборатории по света вече произвеждат графен по много начини, с различна чистота, различни размери на пробите и партидни количества. Например Catlike казва, че използва нано-влакна, за да поддържа здравината на своите каски Mixino, които сега са с 10 g по-леки от предишните модели. Други го използват под формата на нано-ленти, а Samsung и Sony твърдят, че са измислили начини да правят непрекъснати листове. Това, което може би е изненадващо обаче, е, че не е прекалено скъпо. Можете да си купите килограм нанотромбоцити за по-малко от £150. Тъй като се създават повече версии на материала, сигурно е, че използването на думата „графен“в маркетинговите материали ще създаде объркване за потребителите. Ще бъде трудно да се установи дали продукт, който твърди, че е „подсилен с графен“, наистина съдържа субмикроскопичния материал или дали върши някаква работа.Това е вратичка, която безскрупулните могат да използват.

„Лаборатория може да тества материала, за да види дали работи, както се твърди, но ще трябва да направите химичен тест, за да се уверите, че графенът е наличен“, казва Wiper. И тъй като графенът съществува в повечето форми на въглерод, дори въглищен прах, това може да е истински ад. Но в правилните ръце обещанията му за велосипедната индустрия са огромни. Потенциалните употреби на графен включват предотвратяване на корозия върху открити части като джанти, верижни колела и спици, или, ако са вградени във въглеродни компоненти, графеновите нановлакна могат да провеждат електричество или дори да прехвърлят данни. Това би намалило кабелите за електронни превключватели и компютри за велосипеди. Като алтернатива може да формира тензодатчици във въглеродни главини, манивели, педали, верижни колела или подметки на обувки, където неговите нановлакна ще намалят сложността и потенциално ще намалят цената на електромерите.

Нано-диамантите вече са покрити с графен, за да създадат суперлубриканти, които биха могли да премахнат почти цялото триене от лагерите, а супер ярките светодиоди, подобрени с графен, са обещани още през следващата година.Графеновият суперкондензатор може потенциално да съхранява повече енергия от всички съществуващи батерии, така че следователно значително по-леки електронни компоненти за превключване също биха били възможни. Нещо повече, опитите за вграждане на графенови електроди в полипропиленови влакна също са в ход, така че дори има известен потенциал за бъдещо включване в облекла. На този етап е хипотетично, но може да има момент, когато фланелката и шортите ви станат умни, усещайки сърдечната честота, кръвното налягане, температурата, скоростта на изпотяване и дори активността на отделните мускули. Наистина изглежда, че употребата и ползите му нямат граници.

„Графенът очевидно е толкова нов, че приложенията му едва сега започват да се изучават“, казва Кампан. „Ще отнеме много години на фундаментално и приложно проучване, за да излезем с големи нови подобрения на съществуващи продукти или нови приложения и усъвършенствания. Пътуването едва сега започва.“

Популярна тема