El grafè és la propera fibra de carboni?

Taula de continguts:

El grafè és la propera fibra de carboni?
El grafè és la propera fibra de carboni?

Vídeo: El grafè és la propera fibra de carboni?

Vídeo: El grafè és la propera fibra de carboni?
Vídeo: Самая Дорогая Машина в Мире! 2024, Març
Anonim

Descobert en una taca de llapis, el grafè podria ser el nou súper material que transforma la indústria de la bicicleta?

A la cara, el grafè és un material senzill. És una sola capa d'àtoms de carboni de 0,3 nanòmetres de gruix, un milió de vegades més prim que el paper d'aquesta revista. No obstant això, és 150 vegades més resistent que l'acer i un 20% més elàstic. Condueix l'electricitat millor que el coure o l'or, a una velocitat d'un milió de metres per segon. Apaga ràpidament la calor. És transparent i totalment impermeable, i hauria de tenir el mateix impacte al segle XXI que la fibra de carboni al XX i l'acer al XIX. No és d'estranyar que els dos científics de materials de la Universitat de Manchester que el van descobrir el 2003, Andre Geim i Konstantin Novoselov, van rebre un premi Nobel i els títols de cavaller. Però què té a veure això amb les bicicletes?

Primers usuaris de Graphene

Els primers productes de ciclisme que contenen grafè comencen a sortir al mercat. Vittoria utilitza grafè a les seves últimes llantes de carboni Qurano (vegeu la pàgina 20) i Catlike també l'utilitza en el seu casc Mixino de primera línia. El constructor de marcs de carboni personalitzat Richard Craddock de Craddock Cycles diu: Ara mateix hi ha molta il·lusió pel grafè, però aquestes són només les primeres incursions. Com cada material nou, encara no es coneix tot el seu potencial, però és probable que el màxim benefici no sigui com a substitut del carboni sinó com a millora. L'utilitzaria quan estigui demostrat.’

Paul Wiper, investigador associat al National Graphene Institute de la Universitat de Manchester, diu: "El grafè pot millorar les propietats mecàniques d'un compost, ja que pot compartir la tensió quan s'afegeix a la matriu de resina epoxi i fer-lo més rígid". Heu d'aconseguir l'equilibri, però. Molt de grafè, per exemple, el 10 o el 20% de la matriu, la faria molt rígida, però també seria trencadissa.’

Els seus companys estan perfeccionant actualment l'ús del grafè en marcs compostos per a l'aeronàutica, i el fabricant espanyol d'automòbils Spania ja l'inclou al seu xassís de supercotxes GTA. Llavors, podrien ser els següents quadres de bicicleta? "No hi ha cap raó per què no es pugui utilitzar en quadres de bicicletes i estic segur que algú ja hi està treballant", prediu Wiper. La Vittoria té tanta fe en el grafè, ha posat els seus diners on té la boca. "Fa cinc anys vaig sopar amb el fundador de Directa Plus, una de les primeres fàbriques de grafè d'Europa, i se'm va ocórrer la idea d'utilitzar grafè als nostres productes", diu el president de Vittoria, Rudie Campagne. "Llavors vam decidir invertir-hi, per estar a l'avantguarda".

Vittoria afirma que mitjançant l'ús de grafè a les noves rodes de carboni Qurano ha augmentat la força del forat dels radis i la rigidesa lateral de la llanda fins a un 30%. Però sobretot, Campagne s'entusiasma: "La millora de la dissipació de calor del grafè redueix la temperatura acumulada de la llanda [en frenada], mantenint-la molt per sota del llindar on començaria a desintegrar-se la fibra de carboni".’

Afegir grafè al carboni no és tan senzill com afegir sucre al cafè. Directa Plus subministra grafè a Vittoria com a "nano-plaquetes", que tenen només entre tres i set àtoms de gruix. "El gran repte va ser aconseguir una dispersió gairebé perfecta del grafè al lot principal de resina epoxi per a les làmines de carboni preimpregnades", diu Campagne.

Parts d'inspiració

Bicicleta de grafè
Bicicleta de grafè

"La gent havia especulat durant dècades que el grafè existia dins dels al·lòtrops de materials de carboni com el grafit, el carbó i el diamant, però ningú no havia sabut com fer-lo com una sola capa bidimensional", diu Wiper. En un moment inspirat, Geim i Novoselov havien començat amb una taca de grafit cristal·lí, efectivament una marca de llapis, que es compon de múltiples capes apilades de grafè, i amb cinta adhesiva van treure part del grafit. Encuriosits, ho van fer una i altra vegada, fins que finalment van aïllar una sola capa: el grafè pur. Després ho van provar.

«En general, quan feu materials cada cop més prims, les seves propietats es deterioren», diu el mateix Geim. "Però amb el grafè hem trobat que les coses només milloren."

Els Labs de tot el món ara fabriquen grafè de moltes maneres, amb diferents pureses, diferents mides de mostra i quantitats de lots. Per exemple, Catlike diu que utilitza nanofibres per mantenir la força dels seus cascos Mixino, que ara són 10 g més lleugers que els models anteriors. Altres l'utilitzen en forma de nano-cintes, i Samsung i Sony afirmen haver inventat maneres de fer fulls continus. El que potser sorprèn, però, és que no és massa car. Podeu comprar un quilo de nanoplaquetes per menys de 150 £. A mesura que es creen més versions del material, és segur que l'ús de la paraula "grafè" al material de màrqueting crearà confusió entre els consumidors. Serà complicat esbrinar si un producte que diu estar "millorat amb grafè" realment conté material submicroscòpic o si està fent alguna cosa. És una llacuna que els sense escrúpols podrien explotar.

"Un laboratori podria provar el material per veure si funciona com s'afirma, però hauríeu de fer una prova química per assegurar-vos que hi hagi grafè", diu Wiper. I com que el grafè existeix a la majoria de les formes de carboni, fins i tot la pols de carbó, podria ser l'infern de la Trades Description Act. Però en les mans adequades, la seva promesa per a la indústria del ciclisme és enorme. Els usos potencials del grafè inclouen la prevenció de la corrosió a les parts exposades, com ara llantes, cadenes i radis, o, si s'incrusten en components de carboni, les nanofibres de grafè podrien conduir l'electricitat o fins i tot transferir dades. Això reduiria el cablejat per als ordinadors de canvi electrònic i bicicletes. Alternativament, podria formar extensòmetres en hubs de carboni, bielas, pedals, plats o soles de sabates, on les seves nanofibres reduirien la complexitat i, potencialment, reduirien el preu dels mesuradors de potència.

Els nanodiamants ja s'han recobert amb grafè per crear súper lubricants, que podrien eliminar gairebé tota la fricció dels coixinets, i es prometen LED súper brillants i millorats amb grafè tan aviat com l'any vinent. Un supercondensador de grafè potencialment pot emmagatzemar més energia que qualsevol bateria existent, de manera que també es farien possibles components electrònics de desplaçament substancialment més lleugers. A més, també s'estan duent a terme proves d'inserció d'elèctrodes de grafè en fibres de polipropilè, de manera que fins i tot hi ha potencial per a la inclusió futura en peces de roba. És hipotètic en aquesta etapa, però podria haver-hi un moment en què la samarreta i els pantalons curts esdevinguin intel·ligents, detectant la freqüència cardíaca, la pressió arterial, la temperatura, la taxa de transpiració i fins i tot l'activitat dels músculs individuals. Realment sembla que els seus usos i beneficis tenen pocs límits.

"El grafè és evidentment tan nou que les seves aplicacions tot just comencen a ser estudiades", diu Campagne. "Es necessitaran molts anys d'estudi fonamental i aplicat per arribar a grans millores noves dels productes existents o noves aplicacions i perfeccionaments. El viatge només comença.’

Recomanat: