Er is al veel gezegd over hoe grafeen een revolutie teweeg zal brengen in de wielersport, en dankzij Vittoria-banden kunnen we het nu in actie zien
We hebben de afgelopen maanden veel over grafeen gesproken, en dat geldt ook voor de wetenschappelijke wereld in het algemeen. Het is het nieuwe wondermateriaal dat is afgeleid van koolstof en dat belooft producten ongelooflijk licht en sterk te maken, maar ook een opmerkelijke geleidbaarheid heeft, en het is aangeprezen als de toekomst van composieten en elektronica. De fietsindustrie heeft grote interesse getoond in het potentieel van grafeen, maar het was tot nu toe weinig meer dan een concept. Het Italiaanse merk Vittoria heeft zojuist een reeks met grafeen doordrenkte producten uitgebracht, waaronder de Qurano-wielen die we in nummer 41 hebben beoordeeld en de Corsa G + -banden die we in het vorige nummer hebben getoond.
Het is niet gemakkelijk om precies te begrijpen wat grafeen is, hoe het eruit ziet of hoe het wordt gebruikt om fietsproducten te verbeteren. Daarom is Cyclist naar Italië gekomen om Directa Plus, grafeenleverancier van Vittoria, te bezoeken. Directa Plus pionierde en patenteerde in 2005 een methode om 100% pure grafeen-nanoplaatjes uit grafiet te extraheren, een proces dat het beschrijft als 'simpel als je weet hoe'.
‘We plaatsen een vulmateriaal tussen elke laag grafeen en verhitten het grafiet tot 10.000 °C, waardoor het grafiet “super uitzet”, zegt Laura Rizzi, R&D-manager bij Directa Plus. ‘Hierdoor krijgen we een zuiver koolstofrooster, zonder andere aanwezige atomen of defecten.’ Simpel, ja. Fietsersoven gaat niet veel verder dan 250°C, maar als dat wel het geval was…
Het supergeëxpandeerde grafiet ziet eruit als een dicht zwart schuim en dit schuim is vrij stabiel, dus het wordt bewaard in nogal alledaags ogende zakken die slechts 100 g wegen wanneer ze vol zijn. In totaal produceert Directa Plus al 30.000 ton grafeen per jaar in verschillende vormen. Wat Vittoria betreft, was het verkrijgen van het grafeen het makkelijke gedeelte - het daadwerkelijk in het product krijgen was de echte schrik.
zenuwen van de eerste nacht
‘We gingen in 2010 het onbekende in en wisten niet echt hoe het zou aflopen’, zegt Rudie Campagne, CEO van Vittoria. ‘De professionals racen 30 miljoen kilometer per jaar op onze banden met snelheden van soms meer dan 100 km/u, allemaal op een contactvlak van 4 cm2. We hebben 20 miljoen klanten onze banden laten kiezen, dus als ik iets verwissel, word ik ongelooflijk nerveus.'
Christian Lademann, Vittoria's productmanager voor wegbanden, was openhartig in zijn bekentenis dat de eerste grafeenexperimenten van Vittoria niet bijzonder soepel verliepen.
‘Het was veel leren door te doen,’ zegt hij. ‘De eerste keer dat we het vier jaar geleden probeerden, was een mislukking. Het werkte niet. We moesten het percentage grafeen maar ook de toepassing verder aanpassen en finetunen. In het begin gebruikten we het poeder, dat erg licht is, maar als je dat in het rubber gooit, hoe kun je het dan gelijkmatig verdelen? Dat kan niet. Het grafeen was overal als kleine bultjes.
‘De volgende stap was voor Directa Plus om het grafeen te ontwikkelen in een vloeibare basis die we in onze rubber kunnen mengen en een veel gelijkmatigere verdeling kunnen bereiken. Dit was de grote stap voorwaarts in het product', voegt Lademann toe.
Met het grafeen in vloeibare vorm kunnen de nanoplaatjes gelijkmatig over het rubber worden verdeeld en ook worden uitgelijnd met het loopvlak (hoewel dit tijdens de ontwikkelingsfase moet worden gecontroleerd door de band in vloeibare stikstof te laten vallen en hem te vergulden, voordat hij wordt onderzocht onder een elektronenmicroscoop). Met precieze hoeveelheden grafeen die gelijkmatig over het loopvlak zijn verdeeld, heeft Vittoria een zogenaamde 'intelligente band' gecreëerd. Bij het remmen heeft de wrijving op het contactvlak de neiging om het rubber te vervormen, waardoor de grafeen-nanoplaatjes uit de lijn raken. De bindingen tussen de nanobloedplaatjes zorgen ervoor dat ze uitgelijnd blijven, ondersteunen het rubber, weerstaan de vervorming en vergroten de grip.
Deze weerstand is ook van toepassing op vreemde voorwerpen die de band binnendringen, lekke banden veroorzaken en de tubeless afdichtingseigenschappen verbeteren. Het grafeen helpt het rubber zeer snel dicht te klikken rond kleine gaatjes in de band.
‘De banden kunnen veel sneller terugkeren naar hun vorige vorm door de verandering in rubberelasticiteit’, zegt Lademann. Als voorbeeld geeft Vittoria een demonstratie van het heen en weer rijden met de nieuwe tubeless banden over een spijkerbed. Na acht keer over de spijkers te zijn gereden, staan de banden nog steeds op 80 psi.
Lademann wil graag benadrukken dat het toevoegen van grafeen aan het rubber de resulterende compound niet harder, maar sterker maakt, omdat het net zo soepel is. Als je het grafeen eruit ha alt, is het nog steeds een zeer gripvaste vier-compound raceband. In cyclocross-banden houdt het grafeen het loopvlak stevig en voorkomt het 'knobbelen', waardoor de tractie in diepe modder toeneemt. De extra sterkte betekent ook dat grafeenbanden enorme kilometers moeten kunnen afleggen. Lademann zegt dat hij meer dan 2.000 km heeft afgelegd op een paar TT-banden en laat ons een paar gebruikte wegbanden zien die na 6.000 km bijna geen slijtage vertonen.
Grafeen en grip
Uiteindelijk gaat het bij banden om grip, zoals Lademann maar al te goed weet uit zijn tijd in de profs: 'Ik had vroeger een sponsor die een gekleurde band maakte en ik moest stoppen met racen in een criteriumontsnapping daarom. Het was nat en ik gleed de hele tijd - de voor- en achterkant gleed weg. Ik was ervan overtuigd dat ik zou winnen, maar de banden waren een nachtmerrie. Ze hebben me de race verloren.
‘Ik heb veel getest met banden van concurrenten,’ voegt hij eraan toe. 'Alle banden werken prima in droge omstandigheden - het is pas echt op nat wegdek dat je het verschil merkt.' Het is hetzelfde soort persoonlijke feedback dat Lademann eist van de professionele rijders die Vittoria ondersteunt.
‘We doen speciale ontwikkeling met de profteams’, zegt hij. 'John Degenkolb won op onze 30 mm Roubaix-band de eerste keer dat hij ermee racete. Het is een groter volume, maar de nieuwe Corsa deelt dezelfde constructie. Ze helpen ons zelfs om ons assortiment een beetje aan te passen. We hadden nog nooit 30 mm-banden gemaakt, maar ze helpen ook met de verbindingen.
‘Giant-Alpecin racete vroeger op de Corsa SC en in december [2015] zullen ze de nieuwe banden voor het eerst zien. Sommige rijders zijn misschien bang voor een slechte grip - ze zijn altijd bang voor verandering, dus we moeten ze overtuigen. Door het ontbreken van visgraatgroeven maken mensen zich zorgen over aquaplaning, maar het is geen probleem.’
En waarom is dat? Lademann legt uit dat de groeven op banden alleen voor de show zijn, een boost voor het vertrouwen. Fietsbanden hebben gewoon niet de traagheidsmassa om water door de groeven naar buiten te duwen zoals autobanden dat doen. Het is ook zeer zeldzaam om de snelheden te halen die nodig zijn om een fiets te aquaplaneren (ongeveer 200 km/u): 'Ze moeten het zichzelf bewijzen. Mallorca is een geweldige proeftuin omdat de wegen erg glad zijn. Maar dan moeten ze erop racen. Dit is het moment dat we hen ervan moeten overtuigen dat de nieuwe banden beter zijn dan de oude.
‘Ze zullen ons altijd vragen om het supersoepel te maken, want kilometers maken ze niet uit. Als het na 260 km versleten is, maakt het ze niet uit, want het kost hen niets om te vervangen, 'voegt hij eraan toe. Over de exacte hoeveelheid banden die Vittoria levert, was Lademann iets minder enthousiast.
‘Het is veel. Ik mag het niet zeggen, maar het is veel. Ik betaal er echter niet voor – dat is Rudie.’
Europese vooruitzichten
Er was wat opschudding toen Vittoria een paar jaar geleden zijn bandenproductie naar Thailand verplaatste en hoewel het grafeen in Italië wordt geproduceerd, wordt het eindproduct in het Verre Oosten geproduceerd. Sommige mensen aarzelen over hun redenering, maar Campagne is overduidelijk: ‘In Europa heerst een intellectuele arrogantie met technologische innovatie. Een klassieke naar binnen gerichte mentaliteit. Er is geen overheidssteun. China investeert 200 miljard dollar per jaar en we zitten hier gewoon op ons cultureel erfgoed. Als je in Taiwan om zes uur 's ochtends wakker wordt, ben je een dag te laat – in Europa ben je een dag te vroeg.'
Vittoria heeft zelfs een nieuwe faciliteit geopend in het Verre Oosten om de toevoeging van grafeen aan zijn verschillende producten aan te pakken. Voorlopig zit het in een paar wielstellen en high-end racebanden, maar binnen een jaar verwacht het bedrijf grafeen aan het hele bandenassortiment te hebben toegevoegd. Vittoria's is een joint venture met Directa Plus en heeft een exclusiviteitsovereenkomst over het gebruik van grafeen op 'tweewielige voertuigen', maar geeft toe dat binnenkort andere concurrenten een deel van de actie willen. Een aanzienlijk deel van Vittoria's bedrijf produceert banden voor andere merken en dat bedrijf zou snel krimpen als het zou weigeren zijn grafeenproducten te delen, hoewel Campagne toegeeft dat het een gevoelige situatie is.‘Op dit moment delen we deze technologie bits. Markten kunnen niet worden gecontroleerd door monopolies, dus we zullen moeten uitbreiden, maar nu willen we het commerciële voordeel.'
Terugkerend naar de leuke demonstraties en we zien hoe een dunne laag grafeeninkt polystyreenplaten onmiddellijk vlamvertragend maakt en hoe grafeenschuim water afstoot en olie opneemt. Het is deze veelzijdigheid die Vittoria enthousiast maakt over toekomstige producten, en daarom ziet Campagne banden niet als het einde van de toepassingen van grafeen in de fietsindustrie.
‘We zijn begonnen met het testen van grafeen in koolstofschijven [schijfrem] en het voerde de warmte veel beter af. We zien dat grafeen wordt gebruikt in textiel dat mensen zou kunnen beschermen bij ongevallen. Het kan zelfs worden gebruikt om warmte van het lichaam af te voeren.'
Dus daar heb je het: grafeen is de toekomst. Maar dat wist je toch al?
Vittoria.com
