Uhlíkové vlákna majú nedostatky. Riešením je nový “zázračný” materiál Galvorn

Ultraľahké a zároveň mimoriadne pevné uhlíkové vlákno sa stalo miláčikom moderných inžinierov. Materiál, ktorý nájdeme v lietadlách, veterných turbínach, športovom náradí či luxusných autách, však čelí menej známym problémom. Výroba uhlíkových kompozitov je mimoriadne energeticky náročná – na 1 kg materiálu sa spotrebuje okolo 900 megajoulov energie, čo niekoľkonásobne prekonáva spotrebu pri výrobe ocele či hliníka. Ešte horšie je, že uhlíkové vlákno je ťažké recyklovať.

Pri výrobe sa zhruba tretina materiálu vyhodí ako odpad a vyslúžilé produkty končia zväčša na skládkach. Po spojení vlákien s epoxidovou živicou a vytvrdnutí totiž materiál už nemožno roztaviť a pretvoriť – na recykláciu by boli nutné extrémne teploty alebo agresívne chemikálie, čo má vlastné ekologické riziká. Výsledkom je enormné množstvo odpadu a uhlíková stopa tohto „zázračného“ materiálu je alarmujúca. Okrem environmentálnych dopadov vychádzajú na povrch aj zdravotné riziká.

Pri rezaní, brúsení alebo tepelnom namáhaní uhlíkových vlákien sa uvoľňujú mikroskopické čiastočky podobné azbestu. Tieto drobné vlákna sa môžu usadiť hlboko v pľúcach a hoci dlhodobé účinky ešte nie sú detailne preskúmané, vedci sa obávajú, že by mohli spôsobovať vážne respiračné ochorenia podobne ako azbestový prach. Ani z technického hľadiska nie je uhlíkové vlákno úplne bez chyby.

Jeho pevnosť sa už desaťročia výrazne nezlepšila, čo súvisí s citlivosťou materiálu – ak sa vlákna počas výroby čo i len nepatrne poškodia alebo vychýlia z ideálneho usporiadania, výsledný kompozit už túto „chybu“ navždy nesie v sebe a nedosiahne teoretické maximum pevnosti. A napokon, cena: uhlíkové materiály sú stále desať- až dvadsaťnásobne drahšie než klasická oceľ či hliník. To limituje ich masové rozšírenie v odvetviach, kde záleží na cene, napríklad v bežnej automobilovej výrobe.

Inovátori v materiálovom výskume preto hľadajú alternatívy, ktoré by si zachovali výhody uhlíkového vlákna, no odstránili jeho negatíva. Jedným z najperspektívnejších kandidátov je materiál s názvom Galvorn – ide o uhlíkový nanomateriál vyvinutý spoločnosťou DexMat. Galvorn má podobné alebo lepšie vlastnosti než tradičné „karbónové“ vlákna: je ľahší než samotné uhlíkové vlákno, pevnejší než oceľ, ohybný a dokonca vodivý.

Výrobca zároveň tvrdí, že jeho produkcia si vyžaduje menej krokov a menej energie a celková bilancia je dokonca uhlíkovo negatívna – počas životného cyklu má pomôcť odbúrať viac CO₂, než sa pri výrobe vypustí. Podľa odhadov by rozšírenie Galvornu mohlo v priebehu najbližších dekád viesť k zníženiu emisií CO₂ o 2 až 3 gigatóny ročne. Galvorn má navyše výhodu aj z hľadiska bezpečnosti a udržateľnosti. Materiál je odolný voči prerezaniu a biokompatibilný, takže nehrozí, že by pri bežnom použití uvoľňoval nebezpečný prach.

Dá sa tiež recyklovať, čo otvára dvere k cirkulárnej ekonomike v oblasti vysokovýkonných kompozitov – použitý materiál by nemusel skončiť ako odpad, ale mohol by poslúžiť ako surovina pre nové výrobky. Samozrejme, ani ten najlepší nový materiál nevytlačí uhlíkové vlákna zo dňa na deň. Priemysel má za sebou desaťročia investícií do výrobných liniek a dodávateľských reťazcov založených na uhlíkových vláknach, takže prechod bude postupný. Trend je však zrejmý: s pribúdajúcimi ekologickými reguláciami, rastúcimi nákladmi a obavami o zdravie bude tlak na lepšie alternatívy len narastať. Materiály ako Galvorn tak majú veľkú šancu stať sa ďalším krokom vo vývoji ľahkých a pevných kompozitov pre udržateľnú budúcnosť.

Zdroj: slashgear.com

^{Zdroj Foto: depositphotos.com.}