In januari 2017 werd in Genève het lichtste mechanische chronograafhorloge ter wereld onthuld. Zwitserland, presentatie van innovatieve composietontwikkeling met behulp van grafeen. Nu is het onderzoek achter het project gepubliceerd. Het unieke, nauwkeurig ontworpen horloge was het resultaat van een samenwerking tussen de Universiteit van Manchester, Richard Mille horloges en McLaren Applied Technologies.

Het RM 50-03-horloge is gemaakt met behulp van een unieke composiet waarin grafeen is verwerkt om een ​​sterke maar lichtgewicht nieuwe kast te maken om het horlogemechanisme te huisvesten, die in totaal slechts 40 gram woog, inclusief de band.

De samenwerking was een oefening in technische uitmuntendheid, het onderzoeken van de methoden voor het correct uitlijnen van grafeen in een composiet om het meeste te halen uit de tweedimensionale materialen overtreffende eigenschappen van mechanische stijfheid en sterkte, terwijl de noodzaak voor de toevoeging van andere teniet wordt gedaan, zwaardere materialen.

Nutsvoorzieningen, het onderzoek achter dit unieke horloge is gepubliceerd in het tijdschrift Composieten Deel A:Toegepaste Wetenschappen en Productie . Het werk werd voornamelijk uitgevoerd door een groep onderzoekers van het National Graphene Institute van de Universiteit van Manchester.

Projectleider professor Robert Young zei:"In dit werk, door de toevoeging van slechts een kleine hoeveelheid grafeen in de matrix, de mechanische eigenschappen van een in één richting versterkt koolstofvezelcomposiet zijn aanzienlijk verbeterd.

"Dit kan toekomstige gevolgen hebben voor precisie-engineeringindustrieën waar kracht, stijfheid en productgewicht zijn belangrijke aandachtspunten, zoals in de lucht- en ruimtevaart en de auto-industrie."

De kleine hoeveelheid grafeen die werd gebruikt, werd toegevoegd aan een koolstofvezelcomposiet met als doel de stijfheid te verbeteren en het gewicht te verminderen door het gebruik van minder materiaal. Omdat grafeen een hoge mate van stijfheid en sterkte heeft, het gebruik ervan als versterking in polymeercomposieten laat een enorm potentieel zien om de mechanische eigenschappen van composieten verder te verbeteren.

De uiteindelijke resultaten werden bereikt met slechts een 2 procent gewichtsfractie grafeen toegevoegd aan de epoxyhars. Het resulterende composiet met grafeen en koolstofvezel werd vervolgens geanalyseerd door middel van trekproeven en de mechanismen werden voornamelijk onthuld met behulp van Raman-spectroscopie en röntgen-CT-scans.

De voordelen van dit onderzoek demonstreren een eenvoudige methode die kan worden opgenomen in bestaande industriële processen, waardoor technische industrieën kunnen profiteren van de mechanische eigenschappen van grafeen, zoals de fabricage van vliegtuigvleugels of de carrosserie van high-performance auto's.

De onderzoeksgroep ontdekte dat bij vergelijking met een koolstofvezelequivalent exemplaar, de toevoeging van grafeen verbeterde de trekstijfheid en sterkte aanzienlijk. Dit gebeurde toen het grafeen door het materiaal werd gedispergeerd en in de vezelrichting werd uitgelijnd.

Dr. Zheling Li, een onderzoeksmedewerker van de Universiteit van Manchester, zei, "Deze studie presenteert een manier om de axiale stijfheid en sterkte van composieten te vergroten door eenvoudige conventionele verwerkingsmethoden, en het verduidelijken van de mechanismen die tot deze versterking leiden."

Aurèle Vuileumier, R&D-manager bij Richard Mille, zei, "Dit project is een perfect voorbeeld van technologieoverdracht van de universiteit naar het product. De samenwerking met McLaren Applied Technologies maakt een brede verspreiding van grafeen-versterkte composieten in de industrie mogelijk. Als een tastbaar resultaat, er was een wereldrecord licht en sterk horloge beschikbaar voor onze klanten:de RM 50-03."

Dr. Broderick Coburn, senior mechanisch ontwerpingenieur bij McLaren Applied Technologies, zei, "Het potentieel van grafeen om de structurele eigenschappen van composieten te verbeteren, is al geruime tijd bekend en aangetoond op laboratoriumschaal. Deze toepassing, hoewel niche, is een goed voorbeeld van die structurele voordelen die doorwerken tot een prepreg-materiaal, en vervolgens in een echt product."