Wiele już powiedziano o tym, jak grafen zrewolucjonizuje kolarstwo, a dzięki oponom Vittoria możemy go teraz zobaczyć w akcji
W ciągu ostatnich kilku miesięcy dużo rozmawialiśmy o grafenie, podobnie jak cały świat nauki. To nowy cudowny materiał pochodzący z węgla, który obiecuje, że produkty będą niezwykle lekkie i wytrzymałe, a także będą miały niezwykłą przewodność, i jest reklamowany jako przyszłość kompozytów i elektroniki. Branża rowerowa wykazała duże zainteresowanie potencjałem grafenu, ale do tej pory był to tylko koncept. Włoska marka Vittoria właśnie wypuściła na rynek partię produktów z grafenem, w tym felgi Qurano, które sprawdziliśmy w numerze 41 oraz opony Corsa G+, które opisaliśmy w ostatnim numerze.
Nie jest łatwo zrozumieć, czym jest grafen, jak wygląda i jak jest wykorzystywany do ulepszania produktów rowerowych, dlatego kolarz przyjechał do Włoch, aby odwiedzić Directa Plus, dostawcę grafenu dla Vittorii. Firma Directa Plus jako pierwsza wprowadziła i opatentowała metodę ekstrakcji 100% czystych nanopłytek grafenowych z grafitu w 2005 r. Proces ten określa się jako „prosty, jeśli wiesz jak”.
‘Wstawiamy materiał wypełniający między każdą warstwę grafenu i podgrzewamy grafit do 10 000°C, co powoduje, że grafit „super rozszerza się” – mówi Laura Rizzi, kierownik ds. badań i rozwoju w Directa Plus. „To daje nam czystą sieć węglową, bez żadnych innych atomów ani defektów”. Proste, tak. Piekarnik rowerzysty nie przekracza 250°C, ale gdyby tak było…
Super ekspandowany grafit wygląda jak gęsta czarna pianka, a ta pianka jest dość stabilna, więc jest przechowywana w dość przyziemnych workach, które po napełnieniu ważą zaledwie 100g. Łącznie Directa Plus produkuje już 30 000 ton grafenu rocznie w różnych postaciach. Jeśli chodzi o Vittorię, zdobycie grafenu było najłatwiejsze – w rzeczywistości wprowadzenie go do produktu było prawdziwym drapieżnikiem.
Nerwy z pierwszej nocy
„Poszliśmy w nieznane w 2010 roku i tak naprawdę nie wiedzieliśmy, jak to się skończy” – mówi dyrektor generalny Vittoria, Rudie Campagne. „Profesjonaliści przejeżdżają 30 milionów kilometrów rocznie na naszych oponach z prędkością czasami przekraczającą 100 km/h, a wszystko to na powierzchni styku o powierzchni 4 cm2. Mieliśmy 20 milionów klientów, którzy wybierają nasze opony, więc zmiana czegokolwiek sprawia, że jestem niesamowicie zdenerwowany”.
Christian Lademann, menedżer produktu ds. opon drogowych w firmie Vittoria, szczerze przyznał, że początkowe eksperymenty Vittorii z grafenem nie poszły szczególnie gładko.
„To było dużo nauki przez działanie”, mówi. „Pierwszy raz, gdy próbowaliśmy cztery lata temu, to była porażka. To nie zadziałało. Musieliśmy jeszcze bardziej dostosować i dostroić procent grafenu, ale także aplikację. Na początku używaliśmy pudru, który jest bardzo lekki, ale jeśli wrzucisz go do gumy, jak możesz go równomiernie rozprowadzić? Nie możesz. Grafen wszędzie był jak małe guzki.
‘Następnym krokiem dla Directa Plus było opracowanie grafenu w płynnej bazie, którą możemy zmieszać z naszą gumą i uzyskać znacznie bardziej równomierną dystrybucję. To był duży krok naprzód w produkcie” – dodaje Lademann.
Dzięki grafenowi w postaci płynnej nanopłytki mogą być równomiernie rozmieszczone w gumie, a także wyrównane z bieżnikiem (chociaż samo sprawdzenie tego w fazie rozwoju wymaga upuszczenia opony w ciekłym azocie i jej złocenia przed badaniem pod mikroskopem elektronowym). Dzięki precyzyjnym ilościom grafenu równomiernie rozprowadzonym w bieżniku, Vittoria stworzyła coś, co nazywa „inteligentną oponą”. Podczas hamowania tarcie w miejscu styku ma tendencję do deformacji gumy, co wypycha nanopłytki grafenu z jednej linii. Wiązania między nanopłytkami działają tak, aby zachować ich wyrównanie, podtrzymując gumę, przeciwdziałając deformacji i zwiększając przyczepność.
Opór ten dotyczy również ciał obcych wdzierających się do opony, powodujących przebicia i poprawiających właściwości uszczelniające opony bezdętkowej. Grafen sprawia, że guma bardzo szybko zamyka się wokół małych otworów w oponie.
„Opony są w stanie znacznie szybciej powrócić do poprzedniego kształtu ze względu na zmianę elastyczności gumy”, mówi Lademann. Jako przykład Vittoria przedstawia pokaz jazdy na nowych oponach bezdętkowych tam iz powrotem po gwoździach. Po ośmiu przejazdach po gwoździach opony nadal mają 80 psi.
Lademann podkreśla, że dodanie grafenu do gumy nie powoduje, że uzyskana mieszanka jest twardsza, ale mocniejsza, ponieważ jest tak samo elastyczna. Jeśli usuniesz grafen, nadal będzie to bardzo przyczepna czteroskładnikowa opona wyścigowa. W oponach przełajowych grafen mocno utrzymuje bieżnik i zapobiega „skręcaniu się gałki”, zwiększając przyczepność w głębokim błocie. Dodatkowa wytrzymałość oznacza również, że opony grafenowe powinny być zdolne do dużych przebiegów. Lademann mówi, że przejechał ponad 2000 km na parze opon TT i pokazuje nam parę używanych opon drogowych, które prawie nie zużywają się po 6 000 km.
Grafen i grip
Ostatecznie w przypadku opon problemem jest przyczepność, o czym Lademann wie aż nazbyt dobrze ze swojej kariery zawodowej: „Miałem kiedyś sponsora, który robił kolorową oponę i musiałem przestać ścigać się w ucieczce z kryterium z tej przyczyny. Było mokro i cały czas się ślizgałem – przód i tył się odsunął. Byłem pewien, że wygram, ale opony były koszmarem. Przegrali mnie w wyścigu.
„Przeprowadziłem wiele testów z oponami konkurencji”, dodaje. „Wszystkie opony działają dobrze na suchej nawierzchni – tak naprawdę dopiero na mokrej nawierzchni zauważysz różnicę”. To ten sam rodzaj osobistej opinii, której Lademann wymaga od profesjonalnych rowerzystów, których wspiera Vittoria.
„Prowadzimy specjalny rozwój z profesjonalnymi zespołami”, mówi. „John Degenkolb wygrał na naszej 30-milimetrowej oponie Roubaix, kiedy po raz pierwszy na niej ścigał się. To większa objętość, ale nowa Corsa ma tę samą konstrukcję. Pomagają nam nawet trochę dostosować nasz zasięg. Nigdy wcześniej nie robiliśmy opon 30 mm, ale one również pomagają w mieszance.
‘Giant-Alpecin ścigał się kiedyś na Corsie SC, a w grudniu 2015 roku po raz pierwszy zobaczą nowe opony. Niektórzy jeźdźcy mogą obawiać się słabej przyczepności – zawsze boją się zmian, więc musimy ich przekonać. Brak rowków w kształcie rybich kości sprawia, że ludzie martwią się aquaplaningiem, ale nie stanowi to problemu.”
A dlaczego tak jest? Lademann wyjaśnia, że rowki na oponach są tylko na pokaz, dodają pewności siebie. Opony rowerowe po prostu nie mają masy bezwładności, aby wypychać wodę przez rowki, tak jak robią to opony samochodowe. Bardzo rzadko zdarza się również osiąganie prędkości wymaganych do aquaplaningu roweru (około 200 km/h): „Muszą to sobie udowodnić. Majorka to świetny poligon doświadczalny, ponieważ drogi są bardzo śliskie. Ale potem muszą się na nich ścigać. To czas, kiedy musimy ich przekonać, że nowe opony są lepsze od starych.
‘Zawsze proszą nas, abyśmy byli bardzo elastyczni, ponieważ nie dbają o przebieg. Po 260km, jeśli się zużyje, to ich to nie obchodzi, bo wymiana nic ich nie kosztuje – dodaje. Jeśli chodzi o dokładną ilość opon dostarczanych przez Vittoria, Lademann był nieco mniej chętny.
‘To dużo. Nie wolno mi mówić, ale to dużo. Jednak nie płacę za to – to Rudie.’
Europejska perspektywa
Kilka lat temu Vittoria przeniosła produkcję opon do Tajlandii i choć grafen jest produkowany we Włoszech, to finalny produkt powstaje na Dalekim Wschodzie. Niektórzy zastanawiają się nad swoim rozumowaniem, ale Campagne jest całkiem jasne: „W Europie istnieje intelektualna arogancja z innowacjami technologicznymi. Klasyczna mentalność skierowana do wewnątrz. Nie ma wsparcia rządowego. Chiny inwestują 200 miliardów dolarów rocznie, a my po prostu siedzimy tutaj na naszym dziedzictwie kulturowym. Jeśli obudzisz się na Tajwanie o 6 rano, spóźnisz się o dzień – w Europie spóźnisz się o dzień”.
Vittoria faktycznie otworzyła nowy zakład na Dalekim Wschodzie, aby zająć się dodawaniem grafenu do różnych produktów. Na razie znajduje się w kilku zestawach kołowych i wysokiej klasy oponach wyścigowych, ale w ciągu roku firma spodziewa się dodać grafen do całej gamy opon. Vittoria’s jest spółką joint venture z Directa Plus i ma umowę na wyłączność na stosowanie grafenu w „pojazdach dwukołowych”, ale przyznaje, że wkrótce inni konkurenci będą chcieli mieć udział w akcji. Znaczna część biznesu Vittorii zajmuje się produkcją opon dla innych marek i biznes ten szybko by się skurczył, gdyby odmówił dzielenia się produktami z grafenu, chociaż Campagne przyznaje, że jest to delikatna sytuacja.„W tej chwili udostępniamy tę technologię bitowo. Rynki nie mogą być kontrolowane przez monopole, więc będziemy musieli się rozwijać, ale teraz chcemy przewagi handlowej”.
Wracając do zabawnych demonstracji, pokazujemy, jak cienka warstwa atramentu grafenowego sprawia, że arkusze polistyrenu natychmiast stają się ognioodporne, a pianka grafenowa odpycha wodę i wchłania olej. To właśnie ta wszechstronność sprawia, że Vittoria jest podekscytowana przyszłymi produktami i dlatego Campagne nie postrzega opon jako końca zastosowań grafenu w branży rowerowej.
‘Zaczęliśmy testować grafen w wirnikach węglowych [hamulce tarczowe] i znacznie lepiej odprowadzał on ciepło. Widzimy, jak grafen jest używany w tekstyliach, które mogą chronić ludzi w wypadku. Może być nawet używany do rozpraszania ciepła z dala od ciała.”
Więc masz to: grafen to przyszłość. Ale już to wiedziałeś, prawda?
Vittoria.com
