Αμαξώματα και μηχανικά μέρη από ανθρακονήματα για καθημερινά αυτοκίνητα;

Βρέθηκε νέο είδος σκληρού άνθρακα (Q-Carbon), που μπορεί να φτιάξει μέχρι και διαμάντια! Ο άνθρακας (carbon, όπως κάρβουνο) είναι το πιο διαδεδομένο στοιχείο στο οργανικό κομμάτι της φύσης. Μπορούμε να το βρούμε σε διάφορες μορφές και φάσεις και τα τελευταία χρόνια χρησιμοποιείται στη μηχανική και τα αυτοκίνητα.

Tο Q-Carbon, είναι πολύ σκληρό και ιδιαίτερα εύκολο στην παρασκευή του. Χρειάζεται απλά μια δέσμη laser για να «βράσει» και να σκληρύνει στο επίπεδο ενός διαμαντιού! Είναι μαγνητικό (!), καλός αγωγός του ηλεκτρισμού και μπορεί να φέγγει το βράδυ! Η σκληρότητά του επεξεργασμένου Q-Carbon είναι μεγαλύτερη και από αυτή του φυσικού διαμαντιού!

Κρυσταλική μορφή του Q-Carbon στο μικροσκόπιο. Για να καταλάβετε το μέγεθος των “μικροδιαμαντιών” αυτών, 20 δις τέτοιες επιφάνειες μας κάνουν ένα τετραγωνικό μέτρο!

Σύμφωνα με τον καθηγητή Jay Narayan του Πανεπιστημίου της Βόρειας Καρολίνα, που περιέγραψε πρώτος το Q-Carbon, το υλικό μπορεί να βρεθεί ελεύθερο μόνο σε κάποιους πλανήτες. Η ερευνητική του μονάδα, από την άλλη, κατασκεύασε Q-Carbon στο εργαστήριο, χρησιμοποιώντας  ένα λεπτό φύλο ζαφειριού. Το ζαφείρι είναι ένα  διάφανο υλικό με βάση το οξείδιο του αλουμινίου. Το ίδιο εύκολα μπορεί να χρησιμοποιηθεί κρύσταλλο ή πλαστικό πολυμερές. Με τη βοήθεια ενός laser κάλυψαν το ζαφείρι με άμορφο άνθρακα και μετά ζέσταναν το υλικό, στους 4.000 Kelvin (4.273 βαθμούς Celcius) και το πάγωσαν απότομα, δημιουργώντας το Q-Carbon. Μέσα στο Q-Carbon αυτό, αν εφαρμοστούν κάποιες απλές μέθοδοι, δημιουργούνται μικρά διαμάντια, ιδιαίτερα χρήσιμα στην κατασκευή εργαλείων κοπής και λείανσης για τη βιομηχανία. 

Η κατασκευή ενός καρατιού διαμαντιών από Q-Carbon χρειάζεται μόνο 15 λεπτά λειτουργίας του laser και αντίστοιχη ποσότητα άνθρακα, με μηδαμινό ουσιαστικά κόστος. Ένα καράτι ορυκτών διαμαντιών, που χρησιμοποιούνται σήμερα σε αντίστοιχες εφαρμογές, κοστίζει πάνω από 1.500 ευρώ!

To carbon χρησιμοποιείται για την κατασκευή σασί σε sport  cars, εδώ σε μία ALFA Romeo 4C

Τι σχέση έχει ένα τόσο εξειδικευμένο θέμα τεχνολογίας με το αυτοκίνητο; Η εύκολη και οικονομική παραγωγή διαμαντιών, με τρόπο αντίστοιχο με αυτόν που κατασκευάζονται στη φύση, μπορεί να κάνει μεγαλύτερη τη διείσδυσή τους τόσο στη νανοτεχνολογία, όσο και τη μηχανική. Η νανοτεχνολογία θα μπορεί πλέον να παράγει οικονομικές επικαλύψεις για αμαξώματα, που δεν θα επιτρέπουν γρατσουνιές ή/και λέρωμα, για πιστόνια, κυλίνδρους, βαλβίδες, εκκεντροφόρους, στροφάλους, γρανάζια, ρουλεμάν που «δε θα φθείρονται ποτέ» και θα έχουν μηδενικές τριβές.

Η Formula 1 χρησιμοποίησε πρώτη το carbon σαν υλικό κατασκευής σασί, μετά την αεροπορική βιομηχανία.

Η μηχανική μπορεί να φτάσει να κατασκευάζει αμαξώματα/σασί από Q-Carbon, τη στιγμή που σήμερα τα αμαξώματα από το απλό carbon είναι πανάκριβα και γνώρισμα hyper sport αυτοκινήτων. Μπορούν όμως να προσφέρουν απίστευτη ασφάλεια και ακαμψία, σε συνδυασμό με μικρό βάρος, οπότε έχουν πολλά πλεονεκτήματα για την αυτοκινητοβιομηχανία. Ένα ακόμη πλεονέκτημα είναι η κατασκευή πολύπλοκων σχημάτων, που είναι πολύ πιο εύκολη με carbon από ότι με μέταλλο. Είναι χαρακτηριστικό ότι το carbon χρησιμοποιήθηκε για αυτά του τα πλεονεκτήματα πρώτα στην αεροπορική βιομηχανία και μετά στην Formula 1!

Cockpit αεροπλάνου, κατασκευασμένο από carbon.

Λέτε να προλάβουμε να δούμε καθημερινά, απλά αυτοκίνητα, με carbonfibre αμαξώματα/σασί και «άφθαρτα» μηχανικά μέρη; Ελαφριά, άκαμπτα, οικονομικά, με ελάχιστο κόστος συντήρησης; Και χαμηλή κατανάλωση λόγω μειωμένων τριβών; Κλασσικό παράδειγμα το BMW i3, το οποίο όμως δεν είναι ένα «καθημερινό, απλό αυτοκίνητο». Είδωμεν…

Ένα από τα πλεονεκτήματα του carbon είναι η εύκολη κατασκευή περίπλοκων σχημάτων.