Қарындаш дақтарынан табылған графен велосипед индустриясын өзгертетін жаңа супер материал бола ала ма?
Бір қарағанда, графен қарапайым материал. Бұл қалыңдығы 0,3 нанометр көміртегі атомдарының бір қабаты – осы журналдың қағазынан миллион есе жұқа. Дегенмен ол болаттан 150 есе берік және 20% серпімді. Ол секундына миллион метр жылдамдықпен электр тогын мыс немесе алтынға қарағанда жақсы өткізеді. Жылуды тез таратады. Ол мөлдір, сонымен қатар толығымен өткізбейтін және 21-ші ғасырда көміртекті талшық 20-шы және болат 19-шы ғасырда әсер еткендей әсер етуі керек. Оны 2003 жылы ашқан Манчестер университетінің екі материалшы ғалымы Андре Гейм мен Константин Новоселов Нобель сыйлығы мен рыцарь атағын тез іздегені таңқаларлық емес. Бірақ мұның велосипедтерге қандай қатысы бар?
Графенді ерте қолданушылар
Құрамында графен бар алғашқы велосипед өнімдері нарыққа шыға бастады. Vittoria өзінің соңғы көміртекті Qurano жиектерінде графенді пайдаланады (20-бетті қараңыз) және Catlike де оны өзінің ауқымды Mixino шлемінде пайдаланады. Craddock Cycles компаниясынан арнайы көміртекті жақтау құрастырушы Ричард Крэддок: «Қазір графенге қатысты көптеген толқулар бар, бірақ бұл тек алғашқы қадамдар. Әрбір жаңа материал сияқты, оның толық әлеуеті әлі белгісіз, бірақ оның максималды пайдасы көміртекті алмастырғыш ретінде емес, жақсарту ретінде болуы мүмкін. Мен оны дәлелденген кезде қолданар едім.'
Пол Уипер, Манчестер университетіндегі Ұлттық Графен институтының ғылыми қызметкері: «Графен композиттің механикалық қасиеттерін жақсарта алады, өйткені ол эпоксидті шайыр матрицасына қосылған кезде деформацияны бөлісіп, оны қаттырақ ете алады. Дегенмен теңгерімді дұрыс ұстау керек. Көптеген графен, айталық, матрицаның 10 немесе 20%, оны шынымен қатты етеді, бірақ ол сынғыш болады.'
Оның әріптестері қазіргі уақытта аэроғарышқа арналған композиттік жақтауларда графенді пайдалануды жетілдіруде, ал испандық автомобиль өндірушісі Spania оны GTA суперкар шассиіне қосып қойған. Сонымен, келесі велосипед жақтаулары болуы мүмкін бе? «Оны велосипед жақтауларында қолдануға болмайтынына ешқандай себеп жоқ және мен олармен біреу жұмыс істеп жатқанына сенімдімін», - деп болжайды Wiper. Витторияның графенге деген сенімі соншалық, ол ақшасын өз аузына қояды. «Мен бес жыл бұрын Еуропадағы алғашқы графен зауыттарының бірі болып табылатын Directa Plus негізін қалаушымен кешкі ас ішкенмін және мен өз өнімдерімізде графенді пайдалану идеясын тудырдым», - дейді Витториа президенті Руди Кампанье. ‘Содан кейін біз алдыңғы қатарда болу үшін оларға инвестиция салуды шештік.’
Vittoria жаңа Qurano көміртекті дөңгелектерінде графенді қолдану арқылы саңылаулардың беріктігін және жиектің бүйірлік қаттылығын 30%-ға дейін арттырды деп мәлімдейді. Бірақ бәрінен бұрын Кампан: «Графеннің жақсартылған жылу диссипациясы жиектің жинақталған температурасын [тежеу кезінде] төмендетеді, оны көміртекті талшық ыдырай бастайтын шекті деңгейден әлдеқайда төмен ұстайды.'
Көміртегіге графен қосу кофеге қант қосу сияқты оңай емес. Directa Plus графенді Витторияға «нано- тромбоциттер» ретінде жеткізеді, олардың қалыңдығы небәрі үш-жеті атом. «Үлкен қиындық алдын ала көміртекті парақтарға арналған эпоксидті шайырдың негізгі партиясында графеннің тамаша дисперсиясына қол жеткізу болды», - дейді Кампанье..
Шабыттың бір бөлігі
«Адамдар ондаған жылдар бойы графин графит, көмір және алмаз сияқты көміртекті материалдардың аллотроптарында бар деп болжаған, бірақ оны бір екі өлшемді қабат ретінде жасауды ешкім білмеген», - дейді Випер. Шабыт алған сәтте Гейм мен Новоселов кристалды графиттің дақтарынан бастады - бұл қарындаш белгісі - ол бірнеше қабатталған графен қабаттарынан тұрады және жабысқақ таспаның көмегімен олар графиттің бір бөлігін алып тастады. Қызық болғандықтан, олар мұны қайта-қайта жасады, ақырында олар бір қабатты - таза графенді оқшаулағанға дейін. Содан кейін олар оны сынады.
‘Әдетте материалдарды жұқа және жұқа етіп жасағанда, олардың қасиеттері нашарлайды ', - дейді Геймнің өзі. ‘Бірақ графеннің көмегімен жағдайдың жақсарғанын байқадық.’
Бүкіл әлем бойынша зертханалар қазір әртүрлі тазалықтары, әртүрлі үлгі өлшемдері және партия саны бар графенді көптеген жолдармен жасайды. Мысалы, Catlike өзінің Mixino шлемдерінің беріктігін сақтау үшін нано-талшықтарды қолданатынын айтады, олар бұрынғы үлгілерден 10 г жеңіл. Басқалары оны нано-ленталар түрінде пайдаланады, ал Samsung және Sony үздіксіз парақтарды жасау жолдарын ойлап тапқанын мәлімдейді. Бір таңқаларлығы, бұл тым қымбат емес. Нано тромбоциттердің бір килосын 150 фунт стерлингтен арзанға сатып алуға болады. Материалдың көбірек нұсқалары жасалғандықтан, маркетингтік материалда «графен» сөзін қолдану тұтынушылар үшін шатасуды тудыратыны сөзсіз. «Графен күшейтілген» деп мәлімдейтін өнімде шынымен субмикроскопиялық материал бар-жоғын немесе оның қандай да бір пайдасы бар-жоғын анықтау қиын болады. Бұл жосықсыз адамдар пайдалана алатын олқылық.
‘Зертхана материалды оның мәлімделгендей жұмыс істейтінін тексеру үшін сынай алады, бірақ графеннің бар екеніне көз жеткізу үшін сізге химиялық сынақтан өту керек, - дейді Випер. Графен көміртектің көптеген түрлерінде, тіпті көмір шаңында болатындықтан, бұл Сауда сипаттамасы актісі тозағы болуы мүмкін. Бірақ дұрыс қолдарда оның велоспорт индустриясы үшін уәдесі кең. Графеннің әлеуетті қолданылуына жиектер, шынжырлар және спицалар сияқты ашық бөліктерде коррозияның алдын алу кіреді немесе көміртекті компоненттерге енгізілген болса, графен нано-талшықтары электр тогын өткізе алады немесе тіпті деректерді тасымалдай алады. Бұл электронды ауыстыру және велосипед компьютерлері үшін кабельді азайтады. Сондай-ақ, ол көміртекті түйіндерде, иінділерде, педальдарда, шынжырларда немесе аяқ киім табандарында тензометрлер жасай алады, мұнда оның нано талшықтары күрделілікті азайтып, қуат есептегіштерінің бағасын төмендетуі мүмкін.
Нано-гауһарлар мойынтіректерден барлық дерлік үйкелісті жоя алатын супер-майлау материалдарын жасау үшін қазірдің өзінде графенмен қапталған және келесі жылы өте жарқын, графенді жақсартылған жарық диодтары уәде етілген. Графенді суперконденсатор кез келген бар батареяларға қарағанда көбірек энергияны сақтай алады, сондықтан айтарлықтай жеңіл электронды ауыстыру компоненттері де мүмкін болады. Сонымен қатар, полипропилен талшықтарына графен электродтарын енгізу сынақтары да жалғасуда, сондықтан болашақта киім-кешектерге қосудың кейбір әлеуеті бар. Бұл осы кезеңде гипотетикалық, бірақ сіздің жейдеңіз бен шортыңыз ақылды болып, жүрек соғу жиілігін, қан қысымын, температураны, терлеу жылдамдығын және тіпті жеке бұлшықеттердің белсенділігін сезетін уақыт болуы мүмкін. Оның қолданылуы мен артықшылықтарының шегі жоқ сияқты.
«Графеннің жаңа екені анық, сондықтан оның қолданбалары енді ғана зерттеле бастады», - дейді Кампанье. «Қолданыстағы өнімдердің керемет жаңа жақсартуларын немесе жаңа қолданбалар мен нақтылауларды ойлап табу үшін көптеген жылдар бойы іргелі және қолданбалы зерттеулер қажет. Саяхат енді ғана басталып жатыр.’
