V januári 2017 v Ženeve vo Švajčiarsku predstavili najľahšie mechanické hodinky na svete, prezentujúce inovatívny kompozitný vývoj s pomocou grafénu. Teraz bol publikovaný výskum ukazujúci pozadie projektu. Jedinečné presné hodinky boli výsledkom spolupráce medzi Univerzitou v Manchestri, Richard Mille Watches a McLaren Applied Technologies.
Hodinky RM 50-03 boli vyrobené s použitím jedinečného kompozitu s grafénom na výrobu silného, ale ľahkého nového puzdra, ktoré obsahovalo hodinkový mechanizmus, ktorý vážil len 40 gramov, vrátane popruhu.
Spolupráca bola cvičením v oblasti strojárskej excelentnosti a skúmaním metód správneho vyrovnania grafénu v kompozitnom materiáli, aby sa maximálne využili dvojrozmerné mimoriadne vlastnosti mechanickej tuhosti a pevnosti grafénu, pričom sa zrušila potreba pridávania ďalších, ťažších materiálov.
Výsledky výskumu pri vývoji týchto jedinečných hodiniek boli uverejnené v časopise Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. Výskum realizovala predovšetkým skupina výskumníkov na National Graphene Institute Manchesterskej univerzity.
Vedúci výskumu profesor Robert Young povedal: "V tejto práci sa prostredníctvom pridávania iba malého množstva grafénu do matrice výrazne zlepšili mechanické vlastnosti jednosmerne vystuženého kompozitu z uhlíkových vlákien."
"To by mohlo mať v budúcnosti vplyv na presné strojárske odvetvia, kde sú pevnosť, tuhosť a hmotnosť výrobku kľúčovými parametrami, napríklad v leteckom a automobilovom priemysle."
Malé množstvo použitého grafénu bolo pridané ku kompozitnému materiálu z uhlíkových vlákien s cieľom zlepšiť tuhosť a znížiť hmotnosť, pre dosiahnutie splnenia požiadavný na použitie menšieho množstva celkového materiálu. Vzhľadom k tomu, že grafen má vysoké úrovne tuhosti a pevnosti, jeho použitie ako výstuže v polymérnych kompozitoch vykazuje obrovský potenciál ďalšieho zlepšenia mechanických vlastností kompozitov.
Konečné výsledky sa dosiahli iba s 2% hmotnostným podielom grafénu, ktorý sa pridáva do epoxidovej živice. Výsledný kompozit s grafénom a uhlíkovými vláknami bol potom analyzovaný skúškou ťahom a mechanizmy súvisiace s pozitívnymi vlastnosťami vyrobeného materiálu boli odhalené primárne použitím Ramanovej spektroskopie a röntgenových CT skenov.
Benefitom tohto výskumu je ukážka jednoduchej metódy, ktorá môže byť začlenená do existujúcich priemyselných procesov, čo umožňuje strojárskym odvetviam využívať mechanické vlastnosti grafénu, pre výroba ako je výroba krídel lietadla alebo karosérií vysokovýkonných automobilov.
Výskumná skupina zistila, že pri porovnaní s ekvivalentými súčiastkami z uhlíkových vlákien, pridanie grafénu výrazne zlepšilo tuhosť a pevnosť v ťahu. Stalo sa to vtedy, keď bol grafén rozptýlený cez materiál a zarovnaný v smere vlákien.
Dr. Zheling Li, z univerzity v Manchestri povedala: "Táto štúdia predstavuje spôsob, ako zvýšiť axiálnu tuhosť a pevnosť kompozitov jednoduchými konvenčnými metódami spracovania a objasniť mechanizmy, ktoré vedú k tomuto posilneniu."
Vedúci výskumu a vývoja Aurèle Vuilleumier v spoločnosti Richard Mille povedal: "Tento projekt je dokonalým príkladom prechodu technológie z univerzity na produkt. Partnerstvo s McLaren Applied Technologies umožňuje širokú difúziu kompozitov s vyšším grafénom do priemyselného využitia. Ako hmatateľný výsledok boli pre našich zákazníkov k dispozícii svetové rekordné svetlá a silné hodinky: RM 50-03. "
Dr. Broderick Coburn, hlavný inžinier strojárskeho dizajnu spoločnosti McLaren Applied Technologies, povedal: "Potenciál grafénu na zlepšenie štrukturálnych vlastností kompozitov je známy a demonštrovaný v laboratórnej mierke už nejaký čas. Táto aplikácia, aj keď je prvou lastovičkou, je skvelým príkladom tých štrukturálnych výhod, ktoré prichádzajú z predpripravených materiálov do skutočného produktu. "
Univerzita v Manchestri bude čoskoro sláviť otvorenie svojho druhého prvotriedneho grafénového centra, Graphene Engineering Innovation Center (GEIC), ktoré sa otvorí neskôr v tomto roku. GEIC umožní priemyslu pracovať spolu s odborníkmi s akademickými skúsenosťami, aby doviedol výskum prototypov do pilotnej výroby a urýchlil komercializáciu grafénu.
Zdroj: www.manchester.ac.uk
Pridať nový komentár