Mõnikord sünnivad suurimad muutused väikestes pakendites – just nii juhtus uue materjali „Gratek“ (tipptehnoloogiline grafeenkomposiit) turuletoomisel. See Kanadas välja töötatud materjal võib põhimõtteliselt muuta autotööstust, ehkki esmapilgul näib üsna tagasihoidlik. Selle looja sõnul on tegu sammuga kergemate ja samal ajal tugevamate sõidukite tuleviku suunas.
Uue grafeenkomposiidi sünd
„Grateki“ töötas välja Toronto Ülikooli teadlane Nello David Sansone, kes pälvis oma leiutise eest auhinna „Mitacs Innovation Awards 2025“. See tunnustus näitab, et materjal on äratanud tõsist huvi nii teadlaste kui ka tööstuse ringkondades. Juba on kinnitatud, et üks suurematest autotootjatest plaanib materjali kasutusele võtta.
Uus komposiit üllatab eelkõige oma omaduste suhtega: see on umbes viiendiku võrra tugevam ja peaaegu viiendiku võrra kergem kui tavapärane polüpropüleeni ja klaaskiudude segu. See saavutatakse kasutades alla ühe protsendi grafeeni, mis muudab komposiidi omadusi väga oluliselt. Sellist proportsiooni peeti seni võimatuks, kuni teadlane pakkus välja täiesti uue lahenduse.
„Grateki“ eelised ja grafeeni suur probleem
Grafeeni on kaua peetud justkui imematerjaliks, kuid selle kasutamine päris toodetes on olnud piiratud. Peamine takistus on grafeeni kalduvus koonduda tükikesteks ehk aglomeraatideks, mis omakorda nõrgestab komposiidi struktuuri. Nii muutus grafeen paljudes rakendustes pigem probleemiks kui eeliseks.
D. Sansone leidis viisi, kuidas panna grafeeni nanokristallid siduma end ainult komposiidi sees oleva klaaskiuga. Nii välditakse grafeeniosakeste soovimatut kokkukleepumist ja grafeen hakkab toimima sisemise armeeriva elemendina. See meetod tugevdab kogu struktuuri isegi siis, kui grafeeni sisaldus on väga väike.
Veel üks oluline eelis on klaaskiudude vajaduse vähenemine, mis säästab nii tootmisseadmeid kui ka kulusid. Klaaskiud kulutab kiiresti lõikamis- ja puurimistööriistu, seega nende väiksem kogus pikendab otseselt seadmete kasutusiga. Selline kokkuhoid on masstootmises eriti suurte mõjudega.
Alternatiiv värvilistele detailidele ja tööstuse tulevik
„Gratekil“ on siiski üks oluline piirang: grafeeni tõttu jääb materjal alati musta värvi. Autotööstusele see enamasti probleemi ei tekita, kuid dekoratiivsete või nähtavate detailide puhul muutub värvivaliku puudumine miinuseks. Seetõttu lõi teadlane teise, omadustelt sarnase materjali – „Clateki“.
„Clatek“ säilitab paljuski „Grateki“ tugevuse ja kerguse, kuid kasutab grafeeni asemel haloisidi nanotorukesi. See võimaldab säilitada valge põhitooni ning värvida materjali ükskõik millisesse soovitud värvitooni. Nii sobib see palju paremini nähtavatele ja dekoratiivsetele sõidukikomponentidele.
„Gratek“ plaanitakse autotootmises kasutusele võtta juba enne 2025. aasta lõppu, mistõttu võivad esimesed sel materjalil põhinevad detailid turule jõuda üsna kiiresti. „Clateki“ tööstuslik kasutuselevõtt tuleb tõenäoliselt hiljem, sest see vajab veel täiendavaid katsetusi. Mõlemad komposiidid lubavad kergemaid, turvalisemaid ja energiatõhusamaid autosid.
Pilguheit tuleviku komposiitmaterjalidesse
D. Sansone jätkab aktiivseid uuringuid ja töötab juba uue projekti „AegisX“ kallal, mida plaanitakse turule tuua idufirma „NanoMorphix“ kaudu. See komposiit on mõeldud läbipaistvate ja tekstiilsete soomuste loomiseks, mida saaks kasutada nii sõjaväes kui ka lennunduses. Sellised lahendused võivad avada veelgi laiemaid võimalusi kõrgtehnoloogilisteks innovatsioonideks.
Arvestades ülemaailmset suundumust vähendada sõidukite massi ja tõsta ohutust, võivad „Gratek“ ja „Clatek“ kujuneda olulisteks tegijateks kogu tööstuses. Kergemad autod tähendavad väiksemat energiakulu ja suuremat efektiivsust, eriti elektrisõidukite segmendis. See on järjekordne samm tehnoloogiliselt arenenuma ja jätkusuutlikuma transpordituleviku suunas.
