Imegunduliwa katika uchafu wa penseli, je, graphene inaweza kuwa nyenzo mpya bora inayobadilisha tasnia ya baiskeli?
Kwa hakika, graphene ni nyenzo rahisi. Ni safu moja ya atomi za kaboni yenye unene wa nanomita 0.3 - nyembamba mara milioni kuliko karatasi ya gazeti hili. Hata hivyo ina nguvu mara 150 kuliko chuma na 20% zaidi ya elastic. Inaendesha umeme bora zaidi kuliko shaba au dhahabu, kwa kasi ya mita milioni moja kwa pili. Inatoa joto haraka. Ni ya uwazi na vile vile haiwezi kupenyeza kabisa, na inapaswa kuwa na athari sawa katika karne ya 21 ambayo nyuzi za kaboni ilifanya mnamo 20 na chuma mnamo 19. Haishangazi kwamba wanasayansi wawili wa nyenzo katika Chuo Kikuu cha Manchester ambao waligundua mnamo 2003, Andre Geim na Konstantin Novoselov, walifuatiliwa haraka hadi Tuzo ya Nobel na ushujaa. Lakini hii ina uhusiano gani na baiskeli?
Watumiaji wa awali wa Graphene
Bidhaa za kwanza za baiskeli zilizo na graphene zinaanza kuuzwa sokoni. Vittoria hutumia graphene katika rimu zake za hivi punde za Qurano za kaboni (tazama ukurasa wa 20) na Catlike pia huitumia katika kofia yake ya juu zaidi ya Mixino. Mjenzi maalum wa fremu za kaboni Richard Craddock wa Craddock Cycles anasema, 'Kuna msisimko mwingi kuhusu graphene hivi sasa, lakini hizi ni shambulio la kwanza tu. Kama kila nyenzo mpya, uwezo wake kamili bado haujajulikana lakini kuna uwezekano mkubwa kwamba manufaa ya juu sio badala ya kaboni lakini kama nyongeza. Ningeitumia ikithibitishwa.’
Paul Wiper, mtafiti mshirika katika Taasisi ya Kitaifa ya Graphene katika Chuo Kikuu cha Manchester, anasema, 'Graphene inaweza kuboresha sifa za kimitambo za mchanganyiko, kwa kuwa inaweza kushiriki matatizo inapoongezwa kwenye matrix ya epoxy resin na kuifanya iwe ngumu zaidi. Lazima upate usawa sawa, ingawa. Graphine nyingi, sema 10 au 20% ya matrix, inaweza kuifanya iwe ngumu sana lakini pia itakuwa brittle.‘
Wenzake kwa sasa wanaboresha matumizi ya graphene katika fremu zenye mchanganyiko wa anga, na mtengenezaji wa magari wa Uhispania Spania tayari ameijumuisha kwenye chasi yake ya GTA supercar. Kwa hivyo fremu za baiskeli zinaweza kufuata? "Hakuna sababu hata kidogo kwa nini haikuweza kutumika katika fremu za baiskeli na nina uhakika kuna mtu anazifanyia kazi," Wiper anatabiri. Vittoria ina imani kama hiyo katika graphene, inaweka pesa zake mahali mdomo wake ulipo. "Nilipata chakula cha jioni miaka mitano iliyopita na mwanzilishi wa Directa Plus, moja ya viwanda vya kwanza vya graphene huko Uropa, na nikapata wazo la kutumia graphene katika bidhaa zetu," anasema rais wa Vittoria Rudie Campagne. ‘Ndipo tukaamua kuwekeza kwao, ili tuwe kwenye makali.’
Vittoria inadai kwa kutumia graphene katika magurudumu mapya ya kaboni ya Qurano kumeongeza nguvu ya shimo la sauti na ugumu wa ukingo wa ukingo kwa hadi 30%. Lakini zaidi ya yote, Campagne anashangilia, ‘Utenganisho wa joto ulioboreshwa wa graphene hupunguza halijoto iliyokusanywa ya ukingo [chini ya breki], na kuuweka chini ya kizingiti ambapo nyuzinyuzi za kaboni zitaanza kutengana.‘
Kuongeza graphene kwenye kaboni si rahisi kama kuongeza sukari kwenye kahawa yako. Directa Plus hutoa graphene kwa Vittoria kama 'nano-platelets', ambazo ni atomi tatu hadi saba tu unene. 'Changamoto kubwa ilikuwa kufikia mtawanyiko wa karibu wa graphene katika kundi kuu la resin ya epoxy kwa karatasi za kaboni kabla ya prepreg,' anasema Campagne.
Kipande cha msukumo
'Watu walikuwa wamekisia kwa miongo kadhaa kwamba graphene ilikuwepo ndani ya alotropes ya nyenzo za kaboni kama vile grafiti, makaa ya mawe na almasi, lakini hakuna mtu aliyejua jinsi ya kuifanya kama safu moja ya pande mbili,' asema Wiper. Katika wakati msukumo, Geim na Novoselov walianza na uchafu wa grafiti ya fuwele - alama ya penseli - ambayo ina safu nyingi za grafiti, na kwa kutumia mkanda unaonata waliondoa baadhi ya grafiti. Kwa kuwa wadadisi, walifanya hivyo tena na tena, hadi hatimaye walitenga safu moja - graphene safi. Kisha wakaijaribu.
‘Kawaida unapofanya nyenzo kuwa nyembamba na nyembamba, sifa zake huharibika,’ anasema Geim mwenyewe. ‘Lakini kwa kutumia graphene tulipata mambo yamekuwa mazuri.’
Maabara kote ulimwenguni sasa hutengeneza graphene kwa njia nyingi, kwa usafi tofauti, saizi tofauti za sampuli na idadi ya bechi. Kwa mfano, Catlike anasema hutumia nano-nyuzi kudumisha uimara wa helmeti zake za Mixino, ambazo sasa ni 10g nyepesi kuliko miundo ya awali. Wengine wanaitumia katika mfumo wa nano-ribbons, na Samsung na Sony wanadai kuwa wamevumbua njia za kutengeneza karatasi zinazoendelea. Kinachoshangaza, ingawa, ni kwamba sio ghali sana. Unaweza kununua kilo ya nano-platelet kwa chini ya £150. Kadiri matoleo zaidi ya nyenzo yanavyoundwa, ni hakika kwamba matumizi ya neno 'graphene' katika nyenzo za uuzaji italeta mkanganyiko kwa watumiaji. Itakuwa jambo gumu kubaini ikiwa bidhaa inayodai kuwa 'imeimarishwa graphene' kweli ina nyenzo ndogo ya hadubini, au ikiwa inafanya kazi yoyote nzuri. Ni mwanya ambao wasio waaminifu wanaweza kuutumia.
‘Maabara inaweza kupima nyenzo ili kuona kama inafanya kazi kama inavyodaiwa, lakini itabidi ufanye uchunguzi wa kemikali ili kuhakikisha kuwa graphene iko,’ Wiper anasema. Na kwa vile graphene inapatikana ndani ya aina nyingi za kaboni, hata vumbi la makaa ya mawe, inaweza kuwa Trades Description Act kuzimu. Lakini katika mikono sahihi, ahadi yake kwa sekta ya baiskeli ni kubwa. Matumizi yanayoweza kutokea kwa graphene ni pamoja na kuzuia kutu kwenye sehemu zilizoachwa wazi kama vile rimu, minyororo na vipaza sauti, au, zikipachikwa katika viambajengo vya kaboni, nyuzi za graphene nano zinaweza kusambaza umeme au hata kuhamisha data. Hiyo ingepunguza uwekaji waya wa kuhama kielektroniki na kompyuta za baiskeli. Vinginevyo inaweza kuunda vipimo vya matatizo katika vitovu vya kaboni, cranks, pedali, cheni au soli za viatu, ambapo nano-nyuzi zake zinaweza kupunguza utata na uwezekano wa kupunguza bei ya mita za umeme.
Almasi za Nano tayari zimepakwa graphene ili kuunda vilainishi bora zaidi, ambavyo vinaweza kuondoa karibu msuguano wote kutoka kwa fani, na taa za LED zilizoimarishwa kwa graphene zitaahidiwa punde mwaka ujao. Supercapacitor ya graphene inaweza kuhifadhi nishati zaidi kuliko betri zozote zilizopo, kwa hivyo vipengee vyepesi vya kubadilisha kielektroniki pia vitawezekana. Zaidi ya hayo, majaribio ya kupachika elektrodi za graphene katika nyuzi za polypropen yanaendelea pia, kwa hivyo kuna uwezekano fulani wa kujumuishwa kwa siku zijazo katika nguo za nguo. Ni dhahania katika hatua hii lakini kunaweza kuwa na wakati ambapo jezi na kaptura yako inakuwa nadhifu, ikihisi mapigo ya moyo wako, shinikizo la damu, halijoto, kiwango cha jasho na hata shughuli za misuli ya mtu binafsi. Kwa kweli inaonekana kama matumizi na manufaa yake yana mipaka machache.
‘Graphene ni dhahiri ni mpya sana hivi kwamba programu tumizi zake ndiyo kwanza zimeanza kuchunguzwa,’ asema Campagne. 'Itachukua miaka mingi ya utafiti wa kimsingi na uliotumika kupata maboresho mapya ya bidhaa zilizopo au programu mpya na uboreshaji. Safari ndiyo kwanza inaanza.’
