Kanadski izum bit će revolucija u autoindustriji. Autodijelovi će biti od materijala za koji mnogi nisu nikada čuli

Mnogo ljudi nije nikada čulo za grafen premda je to najčvršći materijal koji je čovjek stvorio ikada. Znamo svi da su dijamanti najtvrđi prirodni materijal, no grafen se s razlogom naziva “čudom” budući da je neprikosnoven u smislu vlačne čvrstoće, odnosno otpornosti na kidanje. No, treba razlikovati pojmove čvrstoće i tvrdoće pa kazati da je dijamant najtvrđi materijal u smislu otpornosti na grebanje i udubljenje (tvrdoća po skali Nijemca Friedricha Mohsa). Grafen se stručno klasificira kao nemetalni materijal. Doduše, sa svojom jedinstvenom strukturom jednog sloja atoma ugljika raspoređenih u šesterokutnu rešetku, ima karakteristike koje su bliže metalima (izvrstan je električni i toplinski vodič) i polimerima (fleksibilan je), ali je u osnovi čisti elementarni ugljik.

Iako su teoretski koncepti o strukturi grafena postojali puno ranije, službeno se navodi da je izumljen (prvi put uspješno izoliran i karakteriziran) 2004. godine. Za značajno otkriće ovog materijala su Andre Geim i Konstantin Novoselov, znanstvenici sa Sveučilišta u Manchesteru u Velikoj Britaniji, 2010. godine dobili Nobelovu nagradu za fiziku. Nije nikakvo čudo s obzirom da je grafen u smislu vlačne čvrstoće (oko 130 gigapaskala GPa), približno 100 do 200 čvršći od čelika. NASA je također prepoznala njegove karakteristike te ga aktivno istražuje i koristi u raznim razvojnim projektima budućih svemirskih misija, uglavnom za primjene na senzorima i nanokompozita.

Korisna integracija

Htijući rabiti grafen za poboljšanje već postojećih materijala, Nello David Sansone, postdoktorski istraživač iz laboratorija za proizvodnju multifunkcionalnih kompozita Sveučilišta u Torontu, došao je na ideju njegova integriranja u polipropilen punjen staklom, vrlo često korištenu plastiku za automobilske dijelove. Time se bavio u partnerstvu proizvođača autodijelova Axiom Group i svog sveučilišta.

Grafen je fleksibilan i rastezljiv, pa je Sansone nastojao riješiti problem s kojim su se suočavali prethodni istraživači vođeni istom idejom. Naime, u ranijim pokušajima izumitelja da ugrade grafen u automobilske komponente, materijal je imao tendenciju nakupljanja tijekom obrade, koncentrirajući tako mehaničko naprezanje na neželjena područja što je bilo neprihvatljivo. Kanađanin je međutim pronašao spasonosnu formulu vlastitom tehnikom koja uzrokuje da se nanopločice vežu samo za staklena vlakna unutar polipropilenske matrice, sprječavajući njihovo sljepljivanje.

Tako je nastao Gratek, revolucionarni materijal koji će se sasvim sigurno već iduće godine rabiti za izradu plastičnih autodijelova jednog velikog, još neimenovanog proizvođača.

Kao kombinacija polipropilena punjenog staklom i grafena, Gratek puno obećava. Naime, čak je 20 posto jači i 18 posto lakši od običnog polipropilena punjenog staklom pa će ga autoindustrija svakako jedva dočekati za izradu branika i drugih kompozitnih dijelova. Taj novi materijal ukupno sadrži manje od jedan posto grafena, te zbog nižeg udjela stakla u plastici, uzrokuje manje trošenje strojeva koji ga režu i buše.

Vozila će biti lakša i sigurnija

Jedini faktor ograničenja za komercijalnu uporabu Grateka je činjenica da je zbog grafena u njemu ograničen na crnu boju. Zato je Sansone razvio još jedan materijal nazvan Clatek. Taj koristi nanocjevčice halojzita (halloysite) na bazi gline umjesto nanopločica grafena. Performanse su mu slične Grateku, ali je bijele boje i može se bojati. Gratek će se rabiti već 2026., dok se komercijalna primjena clateka očekuje za dvije godine.

- Gratek je pokazao pravi potencijal da vozila učini lakšima, sigurnijima i održivijima. No, idem dalje u istraživanju i sada radim na komercijalizaciji još jedne napredne formulacije materijala, poznate kao AegisX. Od njega ćemo nadam se razvijati prozirni i tekstilni oklop za vojsku, obranu, zrakoplovstvo i osobnu zaštitu - kazao je Nello David Sansone. Usput rečeno, on je za izum Grateka nedavno primio nagradu tvrtke Mitacs, neprofitne organizacije koju financira vlada Kanade.