Grafenové rámy budoucností cyklistiky?

Budoucnost horské i silniční cyklistiky je podle mnohých expertů spojena s novým typem materiálu, takzvaným grafenem, který by mohl zanedlouho nahradit nebo doplnit dnes tolik oblíbená a hojně využívaná karbonová vlákna. Ve světovém měřítku bychom za propagátory grafenu mohli považovat společnost Dassi, na českém písečku tuto roli převzali rámaři z vinohradské Festky.

Grafen není grafit!

Grafen je jednou z forem uhlíku, stejně jako mnohem známější grafit či diamant. Jedná se o velmi tenkou vrstvu uhlíkového materiálu, která má na výšku pouze jeden jediný atom a jeho plošné uspořádání tvoří šestiúhelníkovou mřížku. Díky takovémuto uspořádání má také velmi zajímavé fyzikální vlastnosti. Grafen patří mezi nejpevnější materiály světa.

Je dvěstěkrát pevnější než železo a zároveň je tvrdší, lehčí a lépe recyklovatelný. Současně má minimální odpor a tedy nesrovnatelně lepší vodivost. Grafen také snadno propouští světlo a bez zajímavosti není ani jeho cena, která se pohybuje na hranici padesáti liber za jeden gram*.

*To je mimochodem o třetinu více než dostanete za stejné množství ryzího zlata, proto vlastně není nad čím jásat!

První informace o jednovrstvém grafenu byly zaznamenány v šedesátých letech minulého století, avšak pouze v teoretické rovině. Dalších čtyřicet let trvalo, než se tato forma uhlíku dočkala skutečné realizace. První opravdu efektivní výrobu grafenu objevili fyzici ruského původu Andre Geim a Konstantin Novoselov na univerzitě v anglickém Manchesteru teprve v roce 2004.

Grafen má díky svým vlastnostem celou řadu využití, a to především v elektrotechnickém průmyslu. Grafen může být součástí počítačových procesorů, pamětí a displejů. Hovoří se o něm také v souvislosti s takzvanými superkapacitory, tedy bateriemi (akumulátory) s vysokou kapacitou a velmi krátkou nabíjecí dobou. Již dnes je tento materiál zkušebně využíván v kosmonautice a nyní si jeho jedinečných vlastností všimli také zástupci průmyslu cyklistického.

Průkopníci ne zcela slepých uliček

Jedním z prvních, kteří grafen ke stavbě rámu použili, byli v létě minulého roku zástupci britské značky Dassi. Silniční rám s aerodynamickým profilem trubek a hmotností 750 g se ihned zařadil mezi nejlehčí ve své kategorii. Grafenu přitom bylo použito jen velmi malé množství, z celkové hmotnosti rámu šlo o pouhé 1 %.

První generaci rámu tvoří šest vrstev epoxidové pryskyřice s příměsí grafenu, na povrchu pak našla místo klasická karbonová pletenina coby vrstva ochranná. Navzdory nízkému zastoupení grafenu se takový rám může pochlubit nejen nízkou hmotností, ale také vysokou torzní tuhostí, značnou vertikální flexibilitou a v neposlední řadě skvělou vodivostí. Ačkoliv by se tomu tak mohlo zdát, v tomto bodě příběh grafenových rámů ani zdaleka nekončí.

Podle zakladatele značky Dassi Stuarta Abbota můžeme v blízké budoucnosti očekávat výrazné snížení hmotnosti rámů, a to až o 200 gramů. Za několik let, po dokonalém zvládnutí všech výrobních postupů, pak podle Abbota nebude problém vytvořit silniční rám s cílovou hmotností kolem 350 gramů. Kromě rámů samotných se plánuje výroba některých dalších komponentů jako jsou řídítka, sedlovky či představce.

Již nyní by měl být pro vážně zájemce k dispozici testovací rám prošpikovaný elektronikou, což umožní vytvořit kolo dokonale uzpůsobené „na tělo“ konkrétního zájemce.

Česká stopa vedoucí až do vesmíru

Rámy s příměsí grafenu se zcela nedávno rozhodla vyrábět také jedna tuzemská společnost. Za úzké spolupráce s Českým vysokým učením technickým (ČVUT) se do boje o co možná nejlehčí a zároveň nejtužší silniční rám vrhla vinohradská Festka vyvážející většinu své produkce do zahraničí. Celý projekt, jehož výsledkem má být plně funkční silniční rám s vysokým obsahem grafenových vláken, získal místo v takzvaném „vesmírném inkubátoru“ a jako takový potrvá minimálně dva roky.

Vesmírný inkubátor je programem Evropské kosmické agentury a Agentury pro podporu podnikání a investic CzechInvest. Jeho cílem je finančně podpořit firmy a startupy, které přenášejí kosmické technologie do běžného každodenního života. Spoluzakladatel Festky Michael Moureček k tomu říká: „Grafen používaný ve vesmírném průmyslu je zatím extrémně křehký, proto se při startu kosmických raket často poškodí. Když z něj ale dokážeme postavit stabilní rám kola, může to vést i k vylepšení vlastností vesmírných družic.“

„Grafenová vlákna jsou tenká jako lidský vlas. Když je ohnete, lehce prasknou. V tahu by ale odtáhla třeba tank,“ uvádí Moureček v nadsázce.

Kolik již bylo věrozvěstů…

Velkolepých nápadů a radikálně nových materiálů zde již bylo mnoho. Některé se chytily, jiné upadly v zapomnění. Když si to hodně stručně shrneme, pak byla ocel tím, s čím cyklistika začínala. Jeden čas se skoro vytratila a dnes se, sice jen okrajově, ale docela často vrací. Titan byl vždy mimořádným materiálem a tím zřejmě i vždy zůstane. Hliníku se zpočátku příliš nevěřilo a dnes se rozhlédněte kolem sebe. Magnesium neboli hořčík (přesněji jeho slitiny) také sliboval velké změny, jeden čas se vyráběly hořčíkové rámy (Merida a další), nakonec ale tento materiál zůstal primárně na vidlicích.

Nakonec to byl a je karbon, o němž se říkalo, že nemůže nikdy zlevnit a dnes potkáváme ve sportovních řetězcích karbonová kola v ceně běžných hliníků. I když samozřejmě není karbon jako karbon! Vývoj ale člověk zkrátka nezastaví, další kapitolu cyklistiky by proto mohl psát právě grafen. Nebo také ne!

Poslední zamyšlení. Je-li grafen vodivý, nedalo by se jeho vlastností využít a propojit skrz rám ovládání elektronického řazení s komfortem a elegancí bezdrátového řešení, avšak s jistotu spojení jako po drátě (rámu)?

Foto: www.cyclingweekly.co.uk / Libor Fojtík (magazin.aktualne.cz) | Text: Jakub Svoboda / Štěpán Hájíček