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Grafene, materiale avveniristico

L’ultra grafene è formato da una polvere molto fine di grafite iper espansa. È usato per aumentare la conducibilità termica ed elettrica di un materiale ospite.
Il mondo scientifico ha parlato molto del grafene in questi ultimi mesi. È il nuovo meraviglioso materiale derivato dal carbonio che promette di rendere i prodotti incredibilmente leggeri e resistenti, oltre che a possedere un’ottima conducibilità, ed è stato presentato come il futuro nel settore dei compositi e dell’elettronica. L’industria del ciclismo ha mostrato grande interesse per le sue potenzialità, ma fino ad ora era stato solo poco più di un concetto teorico. Il marchio Vittoria ha lanciato sul mercato una serie di prodotti basati sul grafene tra cui le ruote Qurano e gli pneumatici Corsa G+.
Non è facile capire esattamente cosa sia il grafene, a cosa assomigli o come è usato per migliorare i prodotti relativi al ciclismo, motivo per cui Cyclist è andato a visitare Directa Plus, azienda che fornisce il grafene a Vittoria. Nel 2005, Directa Plus ha sperimentato e brevettato un metodo di estrazione di nanoparticelle di grafene puro al 100%, partendo dalla grafite.
Un processo definito semplice – dice Laura Rizzi, manager di Directa Plus nel settore Ricerca & Sviluppo – se lo si conosce: inseriamo un materiale di riempimento tra i vari strati di grafene e scaldiamo la grafite a 10 mila gradi Celsius, cosa che fa iper espandere la grafite. Questo procedimento ci permette di ottenere un reticolo di puro carbonio, senza la presenza di difetti o atomi di altro materiale”. Semplice, certo. Il fornetto qui in redazione a Cyclist non va oltre i 250°C, ma se avesse potuto…
La grafite iper espansa si presenta come una schiuma nera e densaabbastanza stabile e in grado di essere immagazzinata in sacchi comuni che, pieni, pesano solo 100 grammi. In totale, Directa Plus produce già 30 mila tonnellate di grafene l’anno, in vari formati. Per quanto riguarda Vittoria, ottenere il grafene è stata la parte più semplice, realizzare il prodotto finale quella più difficile.
Il grafene può essere realizzato in molte forme. Questo metodo previene l’ossidazione.
Siamo andati incontro all’ignoto – afferma Rudie Campagne, amministratore delegato di Vittoria – nel 2010 e non sapevamo veramente come sarebbe finita. I professionisti gareggiano per 30 milioni di chilometri l’anno sui nostri pneumatici a velocità talvolta superiori ai 100 km/h, il tutto su una superficie di contatto (con l’asfalto) di 4 centimetri quadri. Abbiamo 20 milioni di clienti che hanno scelto i nostri pneumatici, cosicché questo cambiamento mi ha reso inizialmente molto nervoso”.
Christian Lademann, responsabile del settore pneumatici da strada Vittoria, è stato onesto nell’ammettere che i primi esperimenti di Vittoria col grafene non sono andati particolarmente bene: “Abbiamo imparato strada facendo. La prima volta che abbiamo provato, quattro anni fa, è stato un fallimento. Non ha funzionato. Avevamo bisogno di ulteriori modifiche e di ottimizzare la percentuale di grafene; e la sua stesura. In un primo momento abbiamo usato la polvere, che è molto leggera ma che, se si getta sulla gomma, come può disporsi in modo uniforme? Non è possibile. Il grafene risultava tutto cosparso di piccoli bozzi”.
Il passo successivo per Directa Plus è stato lo sviluppo del grafene sotto forma di pasta liquida che siamo in grado di mescolare con la nostra gomma, per ottenere una miscela omogenea. Questo è stato il grande passo avanti nello sviluppo del prodotto”, aggiunge Lademann.
Con il grafene in forma liquida, le nanoparticelle possono essere distribuite in modo uniforme su tutta la gomma e pure allineate col battistrada (anche se controllare questa fase durante lo sviluppo comporta immergere lo pneumatico in azoto liquido e placcarlo in oro, prima di esaminarlo con un microscopio elettronico). Con quantità precise di grafene uniformemente distribuite lungo tutto il battistrada, Vittoria ha creato quello che definisce “un pneumatico intelligente”. Durante la frenata, l’attrito nella zona di contatto tende a deformare la gomma, cosa che fa disallineare le nanoparticelle di grafene. I legami tra le nanoparticelle agiscono per mantenere l’allineamento, sostengono lo pneumatico, ostacolano la deformazione e aumentano la presa sull’asfalto.
Questa resistenza è efficace anche nei confronti di (eventuali) corpi estranei che causano forature, e migliora le proprietà di tenuta del tubolare. Il grafene aiuta la presa rapida della gomma su eventuali micro fori presenti nel pneumatico. “Gli pneumatici sono in grado di tornare alla loro forma iniziale molto più velocemente, grazie al miglioramento dell’elasticità della gomma”, dice Lademann. Come esempio, Vittoria fornisce una dimostrazione di uso della nuova gomma tubolare avanti e indietro, sopra un letto di chiodi. Dopo otto cicli di passaggio sui chiodi, gli pneumatici sono ancora a 8 atmosfere.
Lademann ci tiene a sottolineare che aggiungere il grafene alla gomma non rende il composto più duro, ma più forte, così come altrettanto elastico. Tolto il grafene, è ancora un pneumatico da corsa tetracomposto molto aderente. Nelle gomme da ciclocross il grafene mantiene dritto il battistrada impedendone eventuali contorsioni, aumentando la trazione anche nel fango più profondo.
Vittoria utilizza grafene liquido nei suoi pneumatici, composto da nanoparticelle.
Maggiore resistenza significa anche che gli pneumatici con grafene dovrebbero essere capaci di percorrere moltissimi chilometri. Lademann afferma che ha pedalato per più di 2.000 chilometri con un paio di pneumatici TT , e ci mostra un paio di pneumatici da strada usati che non hanno pressoché nessuna usura dopo 6.000 km percorsi.
In ultima analisi per gli pneumatici il problema è il grip, come Lademann sa bene fin dai tempi in cui era professionista: “Avevo uno sponsor che faceva pneumatici colorati e per questo una volta ho dovuto ritirarmi durante un criterium. Era bagnato e scivolavo durante tutta la gara, sia la parte frontale sia quella posteriore continuavano a scivolare. Ero sicuro di vincere ma le gomme erano un vero e proprio incubo. Mi hanno fatto perdere la gara. Ho fatto un sacco di test con gomme della concorrenza. Tutti gli pneumatici funzionano bene sull’asciutto, è solo sul bagnato che si nota la differenza”. È lo stesso tipo di feedback che Lademann chiede ai professionisti che usano pneumatici Vittoria.
Abbiamo una particolare partnership con le squadre professionistiche – aggiunge Lademann -. John Degenkolb ha vinto la Roubaix con le nostre gomme da 30 millimetri, la prima volta che le ha usate. Sono più larghe, ma la serie Corsa segue la stessa linea. Ci stanno aiutando a migliorare un po’ la nostra gamma. Non abbiamo mai fatto prima d’ora pneumatici da 30 millimetri, così ci stanno aiutando con le mescoleLa Giant-Alpecin ha usato in gara il nostro modello Corsa SC e dallo scorso dicembre stanno usando i nuovi pneumatici. Alcuni corridori potrebbero temere la mancanza di un grip affidabile, hanno sempre paura dei cambiamenti, sta a noi convincerli. La mancanza di scanalature a lisca di pesce sul battistrada li rende preoccupati per il fenomeno dell’aquaplaning, ma è un problema che non esiste”.
E perché? Lademann spiega che le scanalature sui pneumatici sono solo per lo spettacolo, rappresentano un’iniezione di fiducia. Le gomme da bicicletta, infatti, non hanno una massa inerziale tale da forzare l’uscita dell’acqua attraverso le scanalature, come accade per le auto.
È anche molto raro arrivare alla velocità necessaria perché si verifichi aquaplaning su una bici (circa 200 Km/h): “Ci chiederanno sempre di farle super elastiche, tanto non si preoccupano del chilometraggio. Dopo 260 chilometri, anche se sono già consumate, a loro non importa perché non devono spendere soldi per sostituirle”. Circa l’esatta quantità di pneumatici che Vittoria fornisce ai team, Lademann è abbastanza evasivo: “Sono un sacco. Non mi è permesso dire quanti, ma sono un sacco”.
J.G.