Ditemukan dalam noda pensil, dapatkah graphene menjadi bahan super baru yang mengubah industri sepeda?
Sebaliknya, graphene adalah bahan yang sederhana. Ini adalah satu lapisan atom karbon setebal 0,3 nanometer – satu juta kali lebih tipis dari kertas majalah ini. Namun itu 150 kali lebih kuat dari baja dan 20% lebih elastis. Ia menghantarkan listrik lebih baik daripada tembaga atau emas, dengan kecepatan satu juta meter per detik. Ini melepaskan panas dengan cepat. Ini transparan serta benar-benar kedap air, dan seharusnya memiliki dampak yang sama pada abad ke-21 seperti yang dilakukan serat karbon pada abad ke-20 dan baja pada abad ke-19. Tidak heran dua ilmuwan material di Universitas Manchester yang menemukannya pada tahun 2003, Andre Geim dan Konstantin Novoselov, dengan cepat meraih Hadiah Nobel dan gelar ksatria. Tapi apa hubungannya ini dengan sepeda?
Pengadopsi awal Graphene
Produk bersepeda pertama yang mengandung graphene mulai memasuki pasar. Vittoria menggunakan graphene di pelek Qurano karbon terbarunya (lihat hal.20) dan Catlike juga menggunakannya di helm Mixino top-nya. Pembuat bingkai karbon khusus Richard Craddock dari Craddock Cycles mengatakan, 'Ada banyak kegembiraan tentang graphene saat ini, tetapi ini hanya perampokan pertama. Seperti setiap bahan baru, potensi penuhnya belum diketahui tetapi kemungkinan besar manfaat maksimalnya bukan sebagai pengganti karbon tetapi sebagai peningkatan. Saya akan menggunakannya ketika terbukti.’
Paul Wiper, rekan peneliti di National Graphene Institute di Manchester University, mengatakan, 'Graphene dapat meningkatkan sifat mekanik komposit, karena dapat berbagi regangan saat ditambahkan ke matriks resin epoksi dan membuatnya lebih kaku. Namun, Anda harus mendapatkan keseimbangan yang tepat. Banyak graphene, katakanlah 10 atau 20% dari matriks, akan membuatnya sangat kaku tetapi juga rapuh.'
Rekan-rekannya saat ini sedang menyempurnakan penggunaan graphene dalam rangka komposit untuk ruang angkasa, dan pabrikan mobil Spanyol, Spania, telah memasukkannya ke dalam sasis supercar GTA-nya. Jadi bisakah rangka sepeda menjadi yang berikutnya? 'Tidak ada alasan sama sekali mengapa itu tidak bisa digunakan dalam rangka sepeda dan saya yakin seseorang sudah mengerjakannya,' prediksi Wiper. Vittoria sangat percaya pada graphene, ia menaruh uangnya di tempatnya. “Saya kebetulan makan malam lima tahun lalu dengan pendiri Directa Plus, salah satu pabrik graphene pertama di Eropa, dan saya mendapat ide untuk menggunakan graphene dalam produk kami,” kata presiden Vittoria Rudie Campagne. ‘Kemudian kami memutuskan untuk berinvestasi di dalamnya, untuk menjadi yang terdepan.’
Vittoria mengklaim dengan menggunakan graphene di roda karbon Qurano baru, ia telah meningkatkan kekuatan lubang bicara dan kekakuan lateral pelek hingga 30%. Tetapi di atas semua itu, Campagne antusias, 'Pembuangan panas yang ditingkatkan dari graphene mengurangi akumulasi suhu pelek [di bawah pengereman], menjaganya jauh di bawah ambang batas di mana serat karbon akan mulai hancur.'
Menambahkan graphene ke karbon tidak sesederhana menambahkan gula ke kopi Anda. Directa Plus memasok graphene ke Vittoria sebagai 'nano-platelet', yang tebalnya hanya tiga sampai tujuh atom. 'Tantangan besar adalah untuk mencapai dispersi graphene yang hampir sempurna dalam batch master resin epoksi untuk lembaran karbon prepreg, ' kata Campagne.
Sepotong inspirasi
'Orang-orang telah berspekulasi selama beberapa dekade bahwa graphene ada dalam alotrop bahan karbon seperti grafit, batu bara, dan berlian, tetapi tidak ada yang tahu bagaimana membuatnya sebagai lapisan dua dimensi tunggal, ' kata Wiper. Dalam momen yang menginspirasi, Geim dan Novoselov telah memulai dengan noda grafit kristal – secara efektif tanda pensil – yang terdiri dari beberapa lapisan graphene yang ditumpuk, dan menggunakan selotip mereka menghilangkan sebagian dari grafit. Karena penasaran, mereka melakukannya lagi dan lagi, sampai akhirnya mereka mengisolasi satu lapisan – graphene murni. Kemudian mereka mengujinya.
'Biasanya ketika Anda membuat bahan lebih tipis dan lebih tipis, sifat mereka memburuk, ' kata Geim sendiri. ‘Tetapi dengan graphene kami menemukan segalanya menjadi lebih baik.’
Lab di seluruh dunia sekarang membuat graphene dengan berbagai cara, dengan kemurnian yang berbeda, ukuran sampel yang bervariasi, dan jumlah batch. Misalnya, Catlike mengatakan menggunakan serat nano untuk mempertahankan kekuatan helm Mixino-nya, yang sekarang lebih ringan 10 gram dari model sebelumnya. Yang lain menggunakannya dalam bentuk pita nano, dan Samsung dan Sony mengklaim telah menemukan cara untuk membuat lembaran terus menerus. Apa yang mungkin mengejutkan, bagaimanapun, adalah bahwa itu tidak terlalu mahal. Anda dapat membeli satu kilo nano-platelet dengan harga kurang dari £150. Semakin banyak versi materi yang dibuat, dapat dipastikan penggunaan kata ‘graphene’ dalam materi pemasaran akan menimbulkan kebingungan bagi konsumen. Akan sulit untuk memastikan apakah produk yang mengklaim sebagai 'ditingkatkan graphene' benar-benar mengandung bahan sub-mikroskopis, atau apakah ada gunanya. Ini adalah celah yang bisa dimanfaatkan oleh oknum yang tidak bertanggung jawab.
'Laboratorium dapat menguji bahan untuk melihat apakah bahan tersebut berfungsi seperti yang diklaim, tetapi Anda harus melakukan uji kimia untuk memastikan adanya graphene, ' kata Wiper. Dan karena graphene ada dalam sebagian besar bentuk karbon, bahkan debu batu bara, itu bisa menjadi Neraka. Tetapi di tangan yang tepat, janjinya untuk industri bersepeda sangat luas. Potensi penggunaan graphene termasuk mencegah korosi pada bagian yang terbuka seperti pelek, rantai dan jari-jari, atau, jika tertanam dalam komponen karbon, serat nano graphene dapat menghantarkan listrik atau bahkan mentransfer data. Itu akan mengurangi pemasangan kabel untuk pemindahan gigi elektronik dan komputer sepeda. Sebagai alternatif, alat ini dapat membentuk pengukur regangan di hub karbon, engkol, pedal, cincin rantai, atau sol sepatu, di mana serat nanonya akan mengurangi kerumitan dan berpotensi memangkas harga meteran listrik.
Berlian nano telah dilapisi dengan grafena untuk membuat pelumas super, yang dapat menghilangkan hampir semua gesekan dari bantalan, dan LED super terang yang disempurnakan dengan grafena dijanjikan paling cepat tahun depan. Superkapasitor graphene berpotensi menyimpan lebih banyak energi daripada baterai yang ada, sehingga komponen pemindah elektronik yang jauh lebih ringan juga dimungkinkan. Terlebih lagi, uji coba penyematan elektroda graphene dalam serat polipropilen juga sedang berlangsung, jadi bahkan ada beberapa potensi untuk dimasukkan ke dalam garmen pakaian di masa mendatang. Ini hipotetis pada tahap ini tetapi mungkin ada titik waktu ketika jersey dan celana pendek Anda menjadi pintar, merasakan detak jantung, tekanan darah, suhu, laju keringat, dan bahkan aktivitas otot individu Anda. Kelihatannya kegunaan dan manfaatnya hanya sedikit.
'Grafena jelas sangat baru sehingga penerapannya baru mulai dipelajari, ' kata Campagne. 'Ini akan memakan waktu bertahun-tahun studi fundamental dan terapan untuk menghasilkan peningkatan baru yang hebat dari produk yang ada atau aplikasi dan penyempurnaan baru. Perjalanan baru saja dimulai.’
