Die Verwendung von graphenbasierten Beschichtungen und Compounds in Sportgeräten

Obwohl die Graphenindustrie stark expandiert ist, sind Wissenschaftler der Ansicht, dass sie ihr Potenzial noch nicht ausgeschöpft hat. Graphen hat aufgrund seiner vielen einzigartigen Eigenschaften die Sportindustrie revolutioniert. Dieser Artikel konzentriert sich auf die Verbindung mit vielen Sportarten wie Hockey, Skifahren, Tennis usw.

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Graphen ist ein ungewöhnliches Material mit bedeutenden physikalischen, elektrischen, mechanischen und thermomechanischen Eigenschaften. Diese Materialien sind eine vielversprechende Quelle für Produkte der nächsten Generation.

Graphen ist ein Kohlenstoffallotrop, das sich bildet, wenn sich Kohlenstoffatome bei der sp2-Hybridisierung zu einem zweidimensionalen Wabengitter verbinden. Graphenbasierte Materialien werden über einen Top-Down- oder Bottom-Up-Prozess entwickelt. Einige der absteigenden Prozesse umfassen die elektrochemische, mechanische und chemische Exfoliation von Graphit.

Zu den Auffüllmethoden gehören die chemische Gasphasenabscheidung und die chemische Synthese. Graphen ist als Grundkomponente vieler Kohlenstoffallotrope wie Fullerene, Kohlenstoffnanoröhren und Graphit bekannt. Graphene ist das dünnste und stärkste ultrafeine Carbonmaterial.

Eigenschaften und Anwendung von Graphen

Graphen hat viele andere charakteristische Eigenschaften wie Flexibilität, Leichtigkeit und Leitfähigkeit. Eine der beliebtesten Methoden zur Verwendung von Graphen ist die Entwicklung von Verbundmaterialien, d. h. das Hinzufügen von Graphen zu anderen bestehenden Produkten. Verbindungen auf Graphenbasis werden aufgrund ihrer bevorzugten Eigenschaften in vielen Industrien eingesetzt, beispielsweise bei der Entwicklung von rostfreien Beschichtungen.

Die Kombination von Graphen in der Beschichtung erzeugt beispielsweise eine einzigartige Beschichtung, die die Bildung von Rost verhindert. Darüber hinaus werden diese Verbindungen auf Graphenbasis verwendet, um wetterfeste Häuser oder leckfreie Verpackungssysteme zu bauen. Dieses Material wurde auch in der Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet, beispielsweise bei der Entwicklung von Flugzeugflügeln.

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Dies reduzierte nicht nur das Gewicht des Flugzeugs, sondern schützte es auch vor den schädlichen Auswirkungen von Lichteinschlägen und verbesserte die Treibstoffeffizienz erheblich. Graphenbasierte Materialien wurden auch in tragbaren Technologien, in der Landwirtschaft, im Gesundheitswesen, in der Schifffahrtsindustrie und in der Automobilindustrie verwendet.

Graphen im Sport

In letzter Zeit werden eine Reihe von Sportartikeln wie Helme, Hockeyschläger, Fahrradreifen, Schlittschuhe und Golfschläger unter Verwendung von Graphen und Polymer-Nanokompositen hergestellt. Insbesondere im Sport erfreuen sich graphenverstärkte Tennisschläger wachsender Beliebtheit. Wissenschaftler sind optimistisch, dass diese Verbundwerkstoffe bald in der Formel 1 eingesetzt werden können. Einige der Beiträge von Graphen zum Sport werden im Folgenden diskutiert:

Golf und Blasenball

Ein aufblasbarer Blasenball wurde unter Verwendung von avanGRP40 hergestellt, das im Wesentlichen aus Graphenpulver besteht. Dieser Blasenball wird durch Mischen von Graphenpulver in einer Gummimischmaschine hergestellt. Die Zugabe von avanGRP40 erhöhte die Barrierewirkung, was den Druckverlust deutlich reduzierte.

Außerdem werden die mechanischen Eigenschaften, insbesondere die Zugeigenschaften, durch dieses Verfahren deutlich verbessert. Davon profitierten sowohl Einzelhändler als auch Endverbraucher erheblich. Im Golfsport haben graphenverstärkte Golfbälle die Leistung der Spieler erheblich verbessert, da diese Bälle eine bessere Geschwindigkeit, Kontrolle und einen längeren Spielraum haben.

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Eishockey

Vor kurzem, XG WissenschaftEin globaler Graphenhersteller hat die Produktion neuer graphenverstärkter Hockeyschläger angekündigt. Grays of Cambridge ist seit vielen Jahren mit der Herstellung von Sportgeräten verbunden. Sie haben Graphen strategisch in Hockeyschläger eingebaut, um die Leistung der Spieler zu verbessern.

Die Zugabe von Graphen verbesserte nicht nur die Haltbarkeit, sondern sorgte auch für eine außergewöhnliche Festigkeit, Haptik und Spielbarkeit. Die Graphen-Technologie hat verstärkte Hockeyschläger, die Stöße besser absorbieren. Darüber hinaus sind Hockeyschläger jetzt viel leichter, sodass die Spieler mit besserer Ballkontrolle über das Feld laufen können.

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Tennis

Wissenschaftler analysierten einen Graphen-verstärkten Tennisschläger mit optischer Mikroskopie und Raman-Spektroskopie. Sie zeigten, dass die Hauptstrukturkomponenten dieser Schläger starke Kohlefasern in einer Epoxidharzmatrix sind. Graphen verbessert die mechanischen Eigenschaften von harzreichen Regionen. Head, ein in Österreich ansässiger Hersteller von Tennisschlägern, gab an, dass Graphen die Haltbarkeit des Produkts verbessert und Benutzer außerdem vor Verletzungen schützt.

Sportzubehör

Colmar, eine italienische Marke für Oberbekleidung, hat mit Graphen verbesserte Kleidung wie Skijacken und -hosen entwickelt. Stoffe auf Graphenbasis sind für den Menschen ungiftig, hypoallergen und nicht zytotoxisch. Interessanterweise fungiert dieses Material als Filter zwischen dem Körper und der äußeren Umgebung und sorgt so für eine optimale Temperatur für den Benutzer.

Diese Stoffe verteilen die vom menschlichen Körper erzeugte Wärme sowohl bei kaltem als auch bei heißem Wetter gleichmäßig. Darüber hinaus hat Kleidung, die Graphen enthält, bakteriostatische Wirkungen, die die Hygiene verbessern und geruchshemmend wirken. Diese Eigenschaften sind besonders bei Sportbekleidung wünschenswert.

Die Forscher nutzten die zweidimensionale und planare Natur von Graphen für die optimale Entwicklung von Sportbekleidung. Das Gewebe auf Graphenbasis verbessert zudem die Atmungsaktivität des Textilprodukts. Directa Plus, ein globaler Hersteller von Produkten auf Graphenbasis, entwirft maßgeschneiderte Kleidungsstücke für Wärmekreisläufe. Außerdem wurde ihm ein US-Patent für die Herstellung einer flammhemmenden Zusammensetzung auf Basis von Graphen erteilt, die sich sehr gut für den Motorsport eignet.

Osaka, das japanische Sportbekleidungsunternehmen, produzierte 2018 die weltweit ersten Sportschuhe auf Graphenbasis. In diesem Schuh wurde Graphen mit Gummi gemischt, um eine Sohle zu produzieren, die im Vergleich zu normalen Trainingsschuhen um ein Vielfaches stärker und haltbarer ist. Diese Sohlen sind nicht nur stärker, sondern auch dehnbarer und abriebfester. Eine festere Außensohle verbessert die Leistung des Benutzers, indem sie beim Laufen auf nassen Trails einen festen Halt bietet.

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Eine weitere interessante Anwendung von Graphen ist die Entwicklung tragbarer Sensoren. Diese Sensoren können die Herzfrequenz des Sportlers in Echtzeit überwachen. In Zukunft könnten Graphen-basierte Sensoren entwickelt werden, um Muskelbewegungen zu beurteilen, was Sportmanagern helfen könnte, den Erholungsgrad eines Spielers nach einer Verletzung zu beurteilen.

Referenzen und zukünftige Lesungen

Farroket al. (2021) Eine Übersicht über Herstellungsmethoden und Anwendungen von graphenbasierten Materialien. Nanomaterialien (Basel, Schweiz). 11 (9), 2414. https://doi.org/103390/nano11092414

Graphen verbergen. (2020) [Online] Verfügbar um: https://www.thegraphenecouncil.org/blogpost/1501180/Graphene-Updates?tag=sporting+goods

(2018) Die Kraft von Graphen in Sportbekleidung. [Online] Verfügbar um: https://www.wtin.com/article/2018/march/260318/the-power-of-graphene-in-sportswear/

Young, RJ und Liu, M. (2016)Mikrostruktur eines graphenverstärkten Tennisschlägers. Zeitschrift für Materialwissenschaften. 51. s. 3861 – 3867. https://doi.org/10.1007/s10853-015-9705-6

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