Nadiskubre sa isang batik ng lapis, ang graphene kaya ang bagong super material na nagbabago sa industriya ng bike?
Sa mukha nito, ang graphene ay isang simpleng materyal. Ito ay isang solong layer ng carbon atoms na 0.3 nanometer ang kapal - isang milyong beses na mas manipis kaysa sa papel ng magazine na ito. Ngunit ito ay 150 beses na mas malakas kaysa sa bakal at 20% na mas nababanat. Ito ay nagsasagawa ng kuryente na mas mahusay kaysa sa tanso o ginto, sa bilis na isang milyong metro bawat segundo. Mabilis itong naglalabas ng init. Ito ay transparent at ganap na hindi natatagusan, at dapat itong magkaroon ng parehong epekto sa ika-21 siglo na ginawa ng carbon fiber noong ika-20 at bakal noong ika-19. Hindi nakakagulat na ang dalawang materyales na siyentipiko sa Manchester University na natuklasan ito noong 2003, sina Andre Geim at Konstantin Novoselov, ay mabilis na nasubaybayan sa isang Nobel Prize at mga kabalyero. Ngunit ano ang kinalaman nito sa mga bisikleta?
Mga naunang nag-adopt ng Graphene
Ang mga unang produkto ng pagbibisikleta na naglalaman ng graphene ay nagsisimula nang pumatok sa merkado. Gumagamit ang Vittoria ng graphene sa mga pinakabagong carbon Qurano rim nito (tingnan ang p20) at ginagamit din ito ng Catlike sa kanyang helmet na Mixino na nangunguna sa saklaw. Sinabi ng custom na carbon framebuilder na si Richard Craddock ng Craddock Cycles, 'Maraming kasabikan tungkol sa graphene ngayon, ngunit ito ang mga unang forays lamang. Tulad ng bawat bagong materyal, ang buong potensyal nito ay hindi pa alam ngunit malamang na ang pinakamataas na benepisyo ay hindi bilang isang kapalit para sa carbon ngunit bilang isang pagpapahusay. Gagamitin ko ito kapag napatunayan na.’
Paul Wiper, research associate sa National Graphene Institute sa Manchester University, ay nagsabi, ‘Maaaring mapabuti ng Graphene ang mga mekanikal na katangian ng isang composite, dahil maaari nitong ibahagi ang strain kapag idinagdag sa epoxy resin matrix at gawin itong mas tumigas. Kailangan mong makuha ang balanse ng tama, bagaman. Ang maraming graphene, sabihin nating 10 o 20% ng matrix, ay talagang magpapatigas ngunit ito ay magiging malutong din.’
Kasalukuyang ginagawang perpekto ng kanyang mga kasamahan ang paggamit ng graphene sa mga composite frame para sa aerospace, at isinama na ito ng Spanish car manufacturer na Spania sa GTA supercar chassis nito. Kaya maaaring ang mga frame ng bisikleta ang susunod? 'Walang dahilan kung bakit hindi ito magagamit sa mga frame ng bisikleta at sigurado akong may gumagawa na sa kanila,' hula ni Wiper. Si Vittoria ay may ganoong pananampalataya sa graphene, inilalagay nito ang pera kung nasaan ang bibig nito. 'Nagkataon na naghapunan ako limang taon na ang nakalilipas kasama ang tagapagtatag ng Directa Plus, isa sa mga unang pabrika ng graphene sa Europa, at nakaisip ako ng ideya ng paggamit ng graphene sa aming mga produkto,' sabi ni Vittoria president Rudie Campagne. 'Pagkatapos ay nagpasya kaming mamuhunan sa kanila, upang maging sa pinakadulo.'
Inaangkin ni Vittoria sa pamamagitan ng paggamit ng graphene sa mga bagong Qurano carbon wheels na pinataas nito ang lakas ng spoke-hole at lateral stiffness ng rim nang hanggang 30%. Ngunit higit sa lahat, masigasig ang Campagne, 'Ang pinahusay na pagkawala ng init ng graphene ay binabawasan ang naipon na temperatura ng rim [sa ilalim ng pagpepreno], na pinapanatili itong mas mababa sa threshold kung saan ang carbon fiber ay magsisimulang maghiwa-hiwalay.’
Ang pagdaragdag ng graphene sa carbon ay hindi kasing simple ng pagdaragdag ng asukal sa iyong kape, bagaman. Ang Directa Plus ay nagbibigay ng graphene sa Vittoria bilang 'nano-platelets', na tatlo hanggang pitong atomo lamang ang kapal. 'Ang malaking hamon ay upang makamit ang halos perpektong dispersion ng graphene sa master batch ng epoxy resin para sa prepreg carbon sheet,' sabi ni Campagne.
Slice ng inspirasyon
‘Nag-isip ang mga tao sa loob ng ilang dekada na ang graphene ay umiral sa loob ng mga allotrope ng carbon material gaya ng graphite, coal at brilyante, ngunit walang nakakaalam kung paano ito gagawin bilang isang solong two-dimensional na layer, ' sabi ng Wiper. Sa isang inspiradong sandali, nagsimula sina Geim at Novoselov sa isang mantsa ng mala-kristal na graphite - na epektibong marka ng lapis - na binubuo ng maramihang, nakasalansan na mga layer ng graphene, at gamit ang sticky tape na hinubad nila ang ilan sa graphite. Palibhasa'y mausisa, paulit-ulit nilang ginawa ito, hanggang sa wakas ay nagbukod sila ng isang layer – purong graphene. Pagkatapos ay sinubukan nila ito.
‘Kadalasan kapag ginagawa mong payat at payat ang mga materyales, lumalala ang mga katangian ng mga ito,’ sabi mismo ni Geim. ‘Ngunit sa pamamagitan ng graphene, mas lalo lang kaming gumanda.’
Ang mga lab sa buong mundo ay gumagawa na ngayon ng graphene sa maraming paraan, na may iba't ibang purity, iba't ibang laki ng sample at dami ng batch. Halimbawa, sinabi ng Catlike na gumagamit ito ng mga nano-fibers upang mapanatili ang lakas ng mga helmet na Mixino nito, na ngayon ay 10g na mas magaan kaysa sa mga nakaraang modelo. Ginagamit ito ng iba sa anyo ng mga nano-ribbons, at inaangkin ng Samsung at Sony na nakaimbento sila ng mga paraan upang makagawa ng tuluy-tuloy na mga sheet. Ang marahil ay nakakagulat, bagaman, ay hindi ito masyadong mahal. Maaari kang bumili ng isang kilo ng nano-platelets sa halagang mas mababa sa £150. Habang mas maraming bersyon ng materyal ang nalikha, tiyak na ang paggamit ng salitang 'graphene' sa materyal sa marketing ay lilikha ng kalituhan para sa mga mamimili. Ito ay magiging nakakalito upang tiyakin kung ang isang produkto na nagsasabing 'pinahusay na graphene' ay talagang naglalaman ng sub-microscopic na materyal, o kung ito ay gumagawa ng anumang mabuti. Ito ay isang butas na maaaring pagsamantalahan ng mga walang prinsipyo.
‘Maaaring subukan ng isang lab ang materyal upang makita kung gumaganap ito gaya ng inaangkin, ngunit kailangan mong magsagawa ng chemical test para matiyak na naroroon ang graphene,’ sabi ni Wiper. At dahil ang graphene ay umiiral sa loob ng karamihan sa mga anyo ng carbon, kahit na alikabok ng karbon, maaaring ito ay Trades Description Act hell. Ngunit sa tamang mga kamay, ang pangako nito para sa industriya ng pagbibisikleta ay malawak. Kabilang sa mga potensyal na paggamit para sa graphene ang pagpigil sa kaagnasan sa mga nakalantad na bahagi gaya ng mga rim, chainring at spokes, o, kung naka-embed sa mga bahagi ng carbon, ang mga graphene nano-fibre ay maaaring magsagawa ng kuryente o maglipat ng data. Iyon ay magbabawas ng paglalagay ng kable para sa mga electronic shifting at bike na mga computer. Bilang kahalili, maaari itong bumuo ng mga strain gauge sa mga carbon hub, crank, pedal, chainring o soles ng sapatos, kung saan ang mga nano-fibre nito ay makakabawas sa pagiging kumplikado at maaaring makabawas sa presyo ng mga power meter.
Ang Nano-diamonds ay pinahiran na ng graphene upang lumikha ng mga super-lubricant, na maaaring alisin ang halos lahat ng friction mula sa mga bearings, at ang mga super-bright, graphene-enhanced na LED ay ipinangako sa susunod na taon. Ang isang graphene supercapacitor ay maaaring potensyal na mag-imbak ng mas maraming enerhiya kaysa sa anumang umiiral na mga baterya, kaya samakatuwid ang mas magaan na electronic shifting na mga bahagi ay gagawing posible din. Higit pa rito, ang mga pagsubok sa pag-embed ng mga graphene electrodes sa polypropylene fibers ay isinasagawa na rin, kaya may ilang potensyal pa para sa hinaharap na pagsasama sa mga damit na damit. Ito ay hypothetical sa yugtong ito ngunit maaaring may isang punto sa oras na ang iyong jersey at shorts ay nagiging matalino, na nadarama ang iyong tibok ng puso, presyon ng dugo, temperatura, bilis ng pawis at maging ang aktibidad ng mga indibidwal na kalamnan. Mukhang kakaunti lang ang hangganan ng paggamit at benepisyo nito.
‘Malinaw na napakabago ng Graphene na ang mga aplikasyon nito ay nagsisimula pa lamang pag-aralan, ' sabi ni Campagne. 'Aabutin ng maraming taon ng pundamental at inilapat na pag-aaral upang makabuo ng mahusay na mga bagong pagpapahusay ng mga umiiral nang produkto o mga bagong aplikasyon at pagpipino. Nagsisimula pa lang ang paglalakbay.’
