क्या ग्रेफीन अगला कार्बन फाइबर है?

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क्या ग्रेफीन अगला कार्बन फाइबर है?
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पेंसिल स्मज में खोजा गया, क्या ग्राफीन नई सुपर सामग्री हो सकती है जो बाइक उद्योग को बदल देती है?

इसके चेहरे पर, ग्रैफेन एक साधारण सामग्री है। यह कार्बन परमाणुओं की एक परत 0.3 नैनोमीटर मोटी है - इस पत्रिका के पेपर से दस लाख गुना पतली। फिर भी यह स्टील से 150 गुना अधिक मजबूत और 20% अधिक लोचदार है। यह तांबे या सोने की तुलना में एक मिलियन मीटर प्रति सेकंड की गति से बिजली का संचालन बेहतर ढंग से करता है। यह गर्मी तेजी से बहाता है। यह पारदर्शी होने के साथ-साथ पूरी तरह से अभेद्य है, और इसका 21 वीं सदी में वैसा ही प्रभाव होना चाहिए जैसा कि कार्बन फाइबर ने 20 वीं में और स्टील ने 19 वीं में किया था। कोई आश्चर्य नहीं कि मैनचेस्टर विश्वविद्यालय के दो सामग्री वैज्ञानिक जिन्होंने 2003 में इसकी खोज की, आंद्रे गीम और कॉन्स्टेंटिन नोवोसेलोव, नोबेल पुरस्कार और नाइटहुड के लिए तेजी से ट्रैक किए गए थे।लेकिन इसका बाइक से क्या लेना-देना है?

ग्रैफेन के शुरुआती अपनाने वाले

ग्राफीन युक्त पहले साइकिलिंग उत्पाद बाजार में आने लगे हैं। विटोरिया अपने नवीनतम कार्बन कुरानो रिम्स (पी20 देखें) में ग्रेफीन का उपयोग करता है और कैटलाइक भी अपने रेंज-टॉपिंग मिक्सिनो हेलमेट में इसका उपयोग करता है। क्रैडॉक साइकिल्स के कस्टम कार्बन फ्रेमबिल्डर रिचर्ड क्रैडॉक कहते हैं, 'अभी ग्रैफेन के बारे में बहुत उत्साह है, लेकिन ये केवल पहले प्रयास हैं। हर नई सामग्री की तरह, इसकी पूरी क्षमता अभी तक ज्ञात नहीं है, लेकिन यह सबसे अधिक संभावना है कि अधिकतम लाभ कार्बन के विकल्प के रूप में नहीं बल्कि एक वृद्धि के रूप में है। जब यह साबित हो जाएगा तो मैं इसका इस्तेमाल करूंगा।'

मैनचेस्टर यूनिवर्सिटी में नेशनल ग्रैफेन इंस्टीट्यूट के रिसर्च एसोसिएट पॉल वाइपर कहते हैं, 'ग्रैफेन एक समग्र के यांत्रिक गुणों में सुधार कर सकता है, क्योंकि यह एपॉक्सी राल मैट्रिक्स में जोड़े जाने पर तनाव को साझा कर सकता है और इसे कठोर बना सकता है। हालाँकि, आपको संतुलन ठीक करना होगा। मैट्रिक्स के 10 या 20% कहते हैं, बहुत सारे ग्रैफेन, इसे वास्तव में कठोर बना देंगे लेकिन यह भंगुर भी होगा।'

उनके सहयोगी वर्तमान में एयरोस्पेस के लिए समग्र फ्रेम में ग्रैफेन के उपयोग को पूर्ण कर रहे हैं, और स्पेनिश कार निर्माता स्पैनिया ने इसे पहले से ही अपने जीटीए सुपरकार चेसिस में शामिल कर लिया है। तो क्या साइकिल फ्रेम अगला हो सकता है? वाइपर भविष्यवाणी करता है, 'बाइक फ्रेम में इसका इस्तेमाल क्यों नहीं किया जा सकता है और मुझे यकीन है कि कोई पहले से ही उन पर काम कर रहा है, इसका कोई कारण नहीं है। विटोरिया को ग्रैफेन में इतना विश्वास है, उसने अपना पैसा वहीं रखा है जहां उसका मुंह है। विटोरिया के अध्यक्ष रूडी कैम्पगने कहते हैं, 'मैंने पांच साल पहले यूरोप में पहली ग्रैफेन कारखानों में से एक, डायरेक्टा प्लस के संस्थापक के साथ रात्रिभोज किया था, और मुझे अपने उत्पादों में ग्रैफेन का उपयोग करने का विचार आया। 'फिर हमने उनमें निवेश करने का फैसला किया, ताकि हम सबसे आगे रहें।'

विटोरिया का दावा है कि नए कुरानो कार्बन पहियों में ग्राफीन का उपयोग करके इसने स्पोक-होल की ताकत और रिम की पार्श्व कठोरता को 30% तक बढ़ा दिया है। लेकिन सबसे ऊपर, कैम्पेन उत्साहित करता है, 'ग्रैफेन की बेहतर गर्मी अपव्यय रिम के संचित तापमान को [ब्रेकिंग के तहत] कम कर देता है, इसे उस सीमा से नीचे रखता है जहां कार्बन फाइबर विघटित होना शुरू हो जाएगा।'

कार्बन में ग्रेफीन मिलाना इतना आसान नहीं है, जितना कि आपकी कॉफी में चीनी मिलाना। डायरेक्टा प्लस विटोरिया को 'नैनो-प्लेटलेट्स' के रूप में ग्रेफीन की आपूर्ति करता है, जो सिर्फ तीन से सात परमाणु मोटे होते हैं। कैम्पेन कहते हैं, 'प्रीप्रेग कार्बन शीट्स के लिए एपॉक्सी रेजिन के मास्टर बैच में ग्रैफेन के लगभग पूर्ण फैलाव को प्राप्त करना बड़ी चुनौती थी।

प्रेरणा का टुकड़ा

ग्राफीन साइकिल
ग्राफीन साइकिल

वाइपर कहते हैं, 'लोगों ने दशकों से अनुमान लगाया था कि ग्रेफाइट, कोयला और हीरे जैसे कार्बन सामग्री के आवंटन के भीतर ग्रेफीन मौजूद था, लेकिन किसी को भी यह नहीं पता था कि इसे एक दो-आयामी परत के रूप में कैसे बनाया जाए। एक प्रेरित क्षण में, गीम और नोवोसेलोव ने क्रिस्टलीय ग्रेफाइट की एक धुंध के साथ शुरुआत की थी - प्रभावी रूप से एक पेंसिल चिह्न - जो ग्रैफेन की कई, ढेर परतों से बना है, और चिपचिपा टेप का उपयोग करके उन्होंने कुछ ग्रेफाइट को हटा दिया।जिज्ञासु होने के कारण, उन्होंने इसे बार-बार किया, जब तक कि अंत में उन्होंने एक परत - शुद्ध ग्रेफीन को अलग नहीं कर दिया। फिर उन्होंने इसका परीक्षण किया।

'आमतौर पर जब आप सामग्री को पतला और पतला बनाते हैं, तो उनके गुण खराब हो जाते हैं, ' खुद गीम कहते हैं। 'लेकिन ग्रैफेन के साथ हमने पाया कि चीजें बेहतर हो गईं।'

दुनिया भर में लैब अब विभिन्न शुद्धता, अलग-अलग नमूना आकार और बैच मात्रा के साथ कई तरह से ग्रैफेन बनाते हैं। उदाहरण के लिए, कैटलाइक का कहना है कि यह अपने मिक्सिनो हेलमेट की ताकत बनाए रखने के लिए नैनो-फाइबर का उपयोग करता है, जो अब पिछले मॉडल की तुलना में 10 ग्राम हल्का है। अन्य इसे नैनो-रिबन के रूप में उपयोग कर रहे हैं, और सैमसंग और सोनी का दावा है कि उन्होंने निरंतर चादरें बनाने के तरीकों का आविष्कार किया है। हालांकि, शायद आश्चर्य की बात यह है कि यह अधिक महंगा नहीं है। आप 150 पाउंड से कम में एक किलो नैनो-प्लेटलेट खरीद सकते हैं। जैसे-जैसे सामग्री के अधिक संस्करण बनाए जाते हैं, यह निश्चित है कि विपणन सामग्री में 'ग्राफीन' शब्द का उपयोग उपभोक्ताओं के लिए भ्रम पैदा करेगा। यह पता लगाना मुश्किल होगा कि 'ग्राफीन-एन्हांस्ड' होने का दावा करने वाले उत्पाद में वास्तव में सब-माइक्रोस्कोपिक सामग्री है, या क्या यह कोई अच्छा काम कर रहा है।यह एक बचाव का रास्ता है जिसका बेईमान लोग फायदा उठा सकते हैं।

वाइपर कहते हैं, 'एक प्रयोगशाला यह देखने के लिए सामग्री का परीक्षण कर सकती है कि क्या यह दावा किया गया है, लेकिन आपको यह सुनिश्चित करने के लिए एक रासायनिक परीक्षण करना होगा कि ग्रैफेन मौजूद है। और चूंकि ग्रैफेन कार्बन के अधिकांश रूपों में मौजूद है, यहां तक कि कोयले की धूल भी, यह ट्रेड्स विवरण अधिनियम नरक हो सकता है। लेकिन सही हाथों में, साइकिल उद्योग के लिए इसका वादा बहुत बड़ा है। ग्राफीन के संभावित उपयोगों में रिम्स, चेनिंग और स्पोक जैसे उजागर भागों पर जंग को रोकना शामिल है, या, यदि कार्बन घटकों में एम्बेडेड है, तो ग्रेफीन नैनो-फाइबर बिजली का संचालन कर सकते हैं या डेटा भी स्थानांतरित कर सकते हैं। इससे इलेक्ट्रॉनिक शिफ्टिंग और बाइक कंप्यूटर के लिए केबल बिछाने में कमी आएगी। वैकल्पिक रूप से यह कार्बन हब, क्रैंक, पैडल, चेनिंग या जूते के तलवों में स्ट्रेन गेज बना सकता है, जहां इसके नैनो-फाइबर जटिलता को कम करेंगे और संभावित रूप से बिजली मीटर की कीमत में कटौती करेंगे।

नैनो-हीरे को सुपर-लुब्रिकेंट बनाने के लिए पहले से ही ग्रेफीन के साथ लेपित किया गया है, जो बियरिंग्स से लगभग सभी घर्षण को समाप्त कर सकता है, और सुपर-उज्ज्वल, ग्रेफीन-वर्धित एल ई डी का वादा अगले वर्ष के रूप में किया जाता है।एक ग्रैफेन सुपरकेपसिटर संभावित रूप से किसी भी मौजूदा बैटरी की तुलना में अधिक ऊर्जा स्टोर कर सकता है, इसलिए काफी हद तक हल्के इलेक्ट्रॉनिक स्थानांतरण घटकों को भी संभव बनाया जाएगा। इसके अलावा, पॉलीप्रोपाइलीन फाइबर में ग्रैफेन इलेक्ट्रोड एम्बेड करने का परीक्षण भी चल रहा है, इसलिए कपड़ों के कपड़ों में भविष्य में शामिल होने की कुछ संभावनाएं भी हैं। यह इस स्तर पर काल्पनिक है, लेकिन एक समय ऐसा भी आ सकता है जब आपकी जर्सी और शॉर्ट्स आपके हृदय गति, रक्तचाप, तापमान, पसीने की दर और यहां तक कि व्यक्तिगत मांसपेशियों की गतिविधि को भांपते हुए स्मार्ट हो जाते हैं। यह वास्तव में ऐसा लगता है कि इसके उपयोग और लाभों की कुछ सीमाएँ हैं।

'ग्राफीन स्पष्ट रूप से इतना नया है कि इसके अनुप्रयोगों का अध्ययन अभी शुरू ही हो रहा है, 'कैम्पेन कहते हैं। 'मौजूदा उत्पादों या नए अनुप्रयोगों और शोधन के महान नए सुधारों के साथ आने में कई वर्षों का मौलिक और व्यावहारिक अध्ययन होगा। सफ़र तो बस शुरुआत है.'

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