L’era del grafene: gli usi nello sport

Il grafene è il materiale più sottile e leggero che ad oggi si possa avere, ma con una robustezza di duecento volte superiore all’acciaio, grazie alla disposizione dei suoi atomi di carbonio secondo un modello esagonale che permette così di avere strutture stratificate a nido d’ape. Il grafene è un materiale bidimensionale esagonale composto da un solo atomo che va a costituire delle macromolecole esagonali. Sono queste che conferiscono le proprietà uniche del grafene.

Queste caratteristiche lo hanno reso uno dei materiali più interessanti anche nel mondo dello sport, dove c’è bisogno di attrezzature particolarmente leggere ed estremamente robuste. Tuttavia anche le sue proprietà elettriche ed elettroniche lo rendono un materiale interessante. La sua conducibilità elettronica, ma anche quella termica, tornano utili anche al settore sportivo.

Scarpe con suola in grafene

La società britannica Inov-8 ha recentemente lanciato sul mercato delle calzature sportive una linea di scarpe per trail running e fitness con suola a base di grafene. Con la collaborazione della University of Manchester, la società ha messo a punto la serie di scarpe G, con calzature caratterizzate da una base più solida, elastica e resistente all’usura. Questa linea è dedicata agli appassionati di corsa estrema e a chi si allena in palestra.

Riuscire a combinare caratteristiche apparentemente opposte come l’elasticità e la robustezza non è cosa facile, tanto che la tipologia di scarpa agonistica che prevale ancora al momento sul mercato è solitamente un compromesso tra prestazioni diverse e parzialmente opposte. Questo perché calzature per il trail running devono soddisfare più requisiti contemporaneamente: devono resistere al contatto con rocce, terreni difficili e ghiaccio, essere leggere e flessibili, garantire una presa sufficiente e non si devono usurare troppo in fretta.

Inov-8 ha quindi pensato di mettere a punto un formula materica in cui il grafene potesse essere usato con la gomma delle scarpe e senza perdere le sue speciali proprietà. La formula sviluppata dal Inov-8 e dalla Università di Manchester rende le suole il 50% più robuste, il 50% più elastiche e il 50% più resistenti all’usura delle corrispondenti versioni più diffuse sul mercato e assicura la presa della suola al terreno e una resistenza all’usura sul lungo periodo.

La ricerca di elevate resistenza e flessibilità e quindi la messa a punto di nuove formule per qualsiasi tipo di calzatura sportiva, ha interessato recentemente anche altre aziende. Tra queste vi è la società Vivobarefoot, nota per le calzature che si adattano perfettamente al piede, quasi come lo fasciassero come una seconda pelle. Questa tipologia di calzatura risulta morbida e permette di sentire con la pianta del piede il terreno senza tuttavia rimanerne eventualmente danneggiato. Vivobarefoot ha quindi avviato una collaborazione con la società britannica Versarien per utilizzare il grafene in questa tipologia di calzatura.

Grafene e abbigliamento sportivo tecnico

La società italiana Directa Plus è uno dei maggiori produttori e fornitori di prodotti a base di grafene destinati al mercato industriale e al largo consumo. Il loro Graphene Plus (G+) è stato utilizzato dalla Colmar, nota azienda produttrice di indumenti sportivi tecnici, in diversi loro articoli. Vi sono quindi delle serie di capi di abbigliamento come, ad esempio, magliette a manica lunga e corta che sono realizzati con il G+.

Questo materiale assicura infatti una perfetta termoregolazione, dissipando il calore in eccesso in climi caldi e preservando il calore corporeo in climi freddi, permette di avere un tessuto antistatico, ovvero in grado di disperdere rapidamente gli accumuli di carica elettrostatica, garantisce una durata batteriostatica impedendo il proliferare di batteri e la formazione di cattivi odori. Ultima ma non meno importante caratteristica, le proprietà di conducibilità termica di G+ permettono al tessuto di asciugare rapidamente.

Altri capi di abbigliamento Colmar che sfruttano le prestazioni del grafene sono le giacche da sci Technologic G+, Bormio G+ e Guaina Zeno G+. In questi modelli il grafene va a combinarsi anche con altri materiali. Nel caso della giacca Technologic G+ è l’imbottitura in ovatta G+ ThermoColmar che permette una distribuzione uniforme del calore corporeo, trasferendolo dalle parti più calde alle parti meno calde. Questo assicura anche una migliore circolazione del sangue. La giacca è laminata con membrana in Colmar Proof-tech traspirante e impermeabile ed è trattata, come gli altri due modelli, con idrorepellente Teflon EcoElite della società Chemours. Nel modello Bormio la parte esterna della giacca è totalmente termosaldata in tessuto elasticizzato a tre strati, laminato con membrana in grafene G+ traspirante e impermeabile, mentre nel caso del modello Guaina Zeno, la giacca è parzialmente termosaldata in tessuto bielastico, l’imbottitura è in ovatta Thermore EVOdown, è laminata con membrana Colmar Proof-tech e il grafene G+ è stato scelto per la fodera.

La conducibilità termica del grafene e nello specifico di G+, la sua azione antistatica e batteriostatica, la sua capacità di ridurre l’attrito della membrana con l’aria e l’acqua e di migliorare quindi la velocità della performance sportiva e il comfort dell’atleta, sono tutte caratteristiche che hanno portato Colmar a utilizzare in diversi capi di abbigliamento il grafene.

Caschi da ciclista e biciclette

La robustezza del grafene e e il suo peso ridotto sono state le due proprietà principali che hanno portato la società Catlike ha scegliere il grafene per i caschi da ciclista della serie Mixino, che garantiscono la massima protezione e il minimo peso possibile. Questo naturalmente proprio grazie anche alla struttura a nido d’ape che si ottiene con il grafene. Il peso di questo casco Mixino è ridotto a 200 grammi, la struttura con prese d’aria ovali garantisce una elevata ventilazione e la robustezza della mescola di grafene e Aramide utilizzata per questo casco assicura la massima sicurezza possibile.

Non può certo mancare l’impiego del grafene, date le sue proprietà, anche nella componentistica destinata alle biciclette professionali. La società italiana Vittoria Industries è nota per investire molto sulla ricerca di nuove soluzioni sempre più performanti e sicure. Dal 2000 ad oggi, Vittoria ha realizzato alcuni dei prodotti più all’avanguardia del settore: tubolari con carcassa in cotone, camere d’aria in lattice, e l’utilizzo di quattro mescole nella stessa gomma sono alcuni esempi di innovazione. Ma uno dei traguardi più importanti per questa azienda è stato l’inserimento del grafene all’interno delle loro mescole.

Il grafene è un materiale rivoluzionario che, grazie alle sue caratteristiche, si presta a svariati utilizzi. Il grafene pur essendo, come detto, estremamente sottile nella sua struttura (è spesso quanto un solo atomo ossia 1/1,000,000,000° di metro) è in grado di coprire con un solo grammo una superficie di 2.630 metri quadrati; mentre la sua resistenza equivale quella di un diamante ed è sei volte più flessibile dell’acciaio.

La vera sfida per Vittoria è stato integrare il grafene alla gomma. Dopo svariate ricerche e test, si è notato che le molecole di grafene, essendo estremamente sottili, riescono a riempire lo spazio vuoto che separa le molecole di gomma. Di conseguenza, il grafene agisce come un magnete: infilandosi tra le molecole di gomma, creando di fatto un legame con le stesse e tenendole più unite. L’azione di collante esercitata dal grafene, si traduce in performance notevoli.

Nello sviluppo delle mescole, Vittoria ha sempre dovuto bilanciare attentamente le diverse proprietà degli pneumatici. Ad esempio, una copertura studiata per la velocità pura non doveva compromettere durata e aderenza. Con lo sviluppo della tecnologia 4C, e quindi l’utilizzo di quattro tipologie di mescola in un singolo pneumatico, si è riusciti a bilanciare meglio tutte queste esigenze e l’aggiunta del grafene ha definitivamente sdoganato ogni tipo di compromesso. Infatti, negli pneumatici Vittoria Grafene, l’utilizzo di questo materiale nella mescola assicura maggiore aderenza, maggiore velocità, maggiore resistenza alle forature e più resistenza in generale.

Si sono ottenuti risultati interessanti anche con l’applicazione del grafene alle ruote. Proprio come negli pneumatici, anche nelle ruote il grafene agisce come magnete integrandosi con il carbonio di cui sono fatte. Essendo estremamente sottile, il grafene si stratifica negli spazi che dividono le molecole di carbonio e crea un legame con esse. Ne consegue che le caratteristiche del carbonio in termini di rigidità laterale della ruota, resistenza agli urti, riduzione del peso e dissipazione del calore migliorano. Inoltre, il carbonio impreziosito dal grafene, consente alle ruote di resistere a pressioni di gonfiaggio di copertoncini tubeless molto più elevate di prima e di resistere ancor meglio alle frenate più brusche, in qualsiasi condizione.

Tornando alle gomme, le coperture Vittoria Grafene rappresentavano soltanto l’inizio, se si pensa che ad oggi quasi la totalità degli pneumatici prodotti da Vittoria include il grafene e nella sua forma più pura (detta “pristine”) per la produzione su scala industriale.

Brevetto per Graphene Plus G+

L’Ufficio Brevetti e Marchi, in Italia, ha dichiarato ufficiale il brevetto della società italiana Directa Plus per il prodotto e l’applicazione della sua nuova soluzione a base di grafene per migliorare le prestazioni dei copertoni. Nello specifico il brevetto protegge la composizione elastomerica di Directa Plus che include il grafene e le altre componenti della gomma.

L’inclusione di Graphene Plus G+ nelle gomme riduce l’attrito e allo stesso tempo garantisce una migliore presa sul terreno. Ne risulta una gomma più veloce ma più sicura nella frenata e nelle curve, anche in condizioni meteorologiche estreme.

Il successo di questo prodotto è noto attraverso i prodotti della società italiana Vittoria, azienda famosa nel settore del ciclismo, ma Directa Plus sta portando avanti i contatti anche con il settore automobilistico e altri ambiti in cui questa mescola può risultare la scelta migliore in termini di performance e di riduzione dei consumi e di aumento della sicurezza.

Il casco da ciclista Mixino, della società Catlike, realizzato in grafene e Aramide