کاربرد گرافن در تجهیزات ورزشی - ایران گرافن

گرافن در تجهیزات ورزشی کاربرد قابل توجه زیادی دارد.

تجهیزات ورزشی یک شرط مادی ضروری برای فعالیت های ورزشی است. از نظر ورزش های همگانی و ورزش مدارس، کیفیت تجهیزات ورزشی با کیفیت فعالیت های ورزشی ارتباط مستقیم دارد. در ورزش های رقابتی، تجهیزات ورزشی پیشرفته مستقیماً بر تأثیر مسابقات ورزشی تأثیر می گذارد. در ورزش، وجود وسایل ورزشی ضروری است. تجهیزات ورزشی می تواند ایمنی ورزشکاران را تضمین کند، عملکرد رقابتی را بهبود بخشد و رقابت منصفانه را تضمین کند.

هدف از توسعه تجهیزات ورزشی اطمینان از عدالت، بهبود عملکرد ورزشکاران و کاهش خطر آسیب است. برای اطمینان از ایمنی ورزشکاران نیاز به تجهیزات ورزشی با قدرت بالاتر و ضد خستگی است. به منظور بهبود عملکرد ورزشی، تجهیزات ورزشی باید با قوانین بهبود عملکرد ورزشی اقلام قابل اجرا خود مطابقت داشته باشد، مانند اقلام سرعتی که نیاز به وزن سبک‌تر کفش‌های سرعتی دارند، وسایل تنیس که نیاز به عملکرد جذب ضربه بهتر راکت تنیس و وزن سبک‌تر راکت تنیس دارند.

صرف نظر از ورزش، تمام تجهیزات باید به گونه ای ساخته شوند که در برابر استفاده های سنگین از جمله سرعت های بالا، ضربه ها، سایش و پارگی، رطوبت، و حرکت مداوم بدن انسان که از لوازم استفاده می کند یا می پوشد، مقاومت کند. برای ورزش در فضای باز، زمین ناهموار، دماهای شدید و عناصری که باید در نظر گرفته شوند، وجود دارد و در هر منطقه، کیفیت بالا و عملکرد بالا مورد انتظار و نیاز است.

گرافن نازک ترین، قوی ترین و بهترین رسانایی و هدایت حرارتی در میان بسیاری از مواد نانو است، بنابراین دانشمندان آن را طلای سیاه می نامند. گرافن دارای خواص نوری، الکتریکی و مکانیکی عالی است و چشم انداز کاربردی مهمی در مواد، پردازش میکرو نانو، انرژی، زیست شناسی، پزشکی و مهندسی ورزش دارد. به عنوان یک ماده انقلابی در آینده در نظر گرفته می شود. از طریق تجزیه و تحلیل لاستیک گرافن و الیاف گرافن، عملکرد لاستیک گرافن و الیاف گرافن را در برخی زمینه ها کشف شده است. این مواد شامل کامپوزیت های لاستیک گرافن، کامپوزیت های الیاف گرافن و کامپوزیت های ماتریکس منیزیم گرافن هستند که می توانند در زمینه تجهیزات ورزشی نیز استفاده شوند.

گرافن در تجهیزات ورزشی

در اقلام ورزشی، وزن سبک، دوام فوق‌العاده و انعطاف‌پذیری از فاکتورهای مهم تولید هستند. گرافن از این نظر برای افزایش دوام، انعطاف پذیری و سبکی بدون افزایش حجم یا کاهش راحتی ایده‌آل است. از این رو کاربرد گرافن در تجهیزات ورزشی روز به روز در حال افزایش می باشد. اخیراً تعدادی از اقلام ورزشی مانند کلاه ایمنی، چوب هاکی، قاب دوچرخه، اسکی و چوب گلف با استفاده از نانوکامپوزیت‌های گرافن-پلیمر ساخته می‌شوند. در ورزش، به ویژه راکت های تنیس تقویت شده با گرافن، محبوبیت زیادی به دست آورده اند. دانشمندان خوشبین هستند که این مواد کامپوزیتی می تواند به زودی در فرمول یک نیز به کار رود.

 برخی از نقش های گرافن در تجهیزات ورزشی در زیر مورد بحث قرار می گیرد:

گلف و توپ تیوپی

یک توپ تیوپی بادی با استفاده از avanGRP40 که در اصل یک پودر گرافن است، تولید شده است. این توپ تیوپی با مخلوط کردن پودر گرافن در دستگاه میکسر لاستیکی ساخته شده است. افزودن avanGRP40 اثر مانع را افزایش می دهد که کاهش فشار را به طور قابل توجهی کاهش می دهد.

علاوه بر این، با این فرآیند خواص مکانیکی، به ویژه خواص کششی، به طور قابل توجهی بهبود یافت. در گلف، توپ های گلف تقویت شده با گرافن عملکرد بازیکنان را به طور قابل توجهی بهبود بخشیده است زیرا این توپ ها سرعت، کنترل و مسافت طولانی تری را طی می کنند.

هاکی

یکی دیگر از کاربرد های گرافن در تجهیزات ورزشی کاربرد آن در چوب های هاکی است.به تازگی، XG Sciences، یک تولید کننده جهانی گرافن، از تولید چوب های هاکی جدید تقویت شده با گرافن خبر داده است. گریس کمبریج سالهاست که با تولید تجهیزات ورزشی مرتبط بوده است. آنها به طور استراتژیک گرافن را در چوب هاکی قرار دادند تا عملکرد بازیکنان را افزایش دهند.

افزودن گرافن نه تنها دوام را افزایش داده است، بلکه قدرت، احساس و قابلیت بازی استثنایی را نیز به همراه دارد. فناوری گرافن چوب هاکی را تقویت کرده است که ضربه را بهتر جذب می کند. علاوه بر این، چوب هاکی در حال حاضر بسیار سبک تر است، که بازیکنان را قادر می سازد با کنترل بهتر توپ در اطراف زمین بدوند.

راکت تنیس

تولید کننده اتریشی لوازم ورزشی Head در استفاده از گرافن در راکت های تنیس پیشرو بوده است. سری جدید راکت Graphene XT Prestige از قوی‌ترین و سبک‌ترین مواد دنیا برای بهبود توزیع وزن از دسته تا سر استفاده می‌کند. این امکان انتقال انرژی بهتر و قدرت ضربه زدن به توپ را بسیار شدیدتر از همیشه، بدون هیچ گونه شانسی برای شکستن راکت فراهم می کند. جایگزینی گرافن با فیبر کربن و آلیاژ تیتانیوم در ساختار قاب، نسل دوم راکت‌های گرافنی Head تا 20 درصد سبک‌تر از راکت‌های معمولی با وزن نوسانی مشابه را ایجاد کردند. این بدان معناست که بازیکنان راکت سریع‌تری پشت توپ دارند اما با همان احساس مقاومت، که این موضوع بسیار جالب توجه است.

کلاه دوچرخه سواری

شرکت ورزشی اسپانیایی Catlike از گرافن در کلاه های دوچرخه سواری تقویت شده استفاده کرده است. کلاه ایمنی Catlike Mixino که با نانوالیاف گرافن در رول کیج طراحی شده است، از جمجمه دوچرخه سواران با حداکثر دوام و حداقل وزن محافظت می کند. نسخه‌های گرافنی Catbird که از کلاه‌های ایمنی قبلی ساخته شده بودند، نه تنها قوی‌تر و سبک‌تر هستند، بلکه به لطف قابلیت‌های انتقال حرارت منحصر به فرد گرافن، تهویه بهتری نیز دارند.

اسکی

جایگزینی گرافن به جای بخشی از چوب اسکی که به طور سنتی با الیاف چوب و شیشه ساخته می‌شود، به اسکی‌های جدید، لایه‌های تایتانال بیشتری می‌دهد و به اسکی‌ها اجازه می‌دهد سفت اما انعطاف‌پذیر باشند. حساسیت و واکنش پذیری افزایش یافته گرافن به این نسل جدید اسکی اجازه می دهد سبک تر، کنترل آسان تر و متعادل تر باشد.

لباس ورشی

لباس های تقویت شده با گرافن به عنوان مثال؛ کت اسکی و شلوار از دیگر تولیدات گرافنی اخیر بوده است. پارچه های مبتنی بر گرافن برای انسان غیر سمی، ضد حساسیت و غیر سیتوتوکسیک هستند. جالب اینجاست که این ماده به عنوان یک فیلتر بین بدن و محیط خارجی عمل می کند و از این رو دمای ایده آل را برای کاربر تضمین می کند.

این پارچه ها گرمای تولید شده توسط بدن انسان را در هوای سرد و همچنین در هوای گرم به طور یکنواخت توزیع می کنند. علاوه بر این، لباس‌های مبتنی بر گرافن دارای اثرات باکتریواستاتیکی هستند که ویژگی‌های بهداشتی و ضد بو را افزایش می‌دهند. این ویژگی ها به ویژه برای لباس های ورزشی مطلوب است.

همچنین این لباس ها می توانند مجهز به حسگرهای پوشیدنی باشند. این حسگرها می توانند ضربان قلب یک ورزشکار را در زمان واقعی کنترل کنند. در آینده، حسگرهای مبتنی بر گرافن می‌توانند برای ارزیابی حرکات عضلانی طراحی شوند که می‌تواند به مدیران ورزشی کمک کند تا میزان بهبودی بازیکن را پس از آسیب ارزیابی کنند.

به لطف سازگاری گرافن به عنوان یک ماده کامپوزیتی، ما تازه شروع یک انقلاب در تجهیزات ورزشی را می بینیم. در آینده می‌توانیم انتظار داشته باشیم که گرافن کاربردهای بیشتری در ورزش‌هایی پیدا کند و تجهیزات با نسبت استحکام به وزن بیشتر، مقاومت و دوام بیشتر، و قابلیت‌های انتقال حرارت عالی تر و در چندین کاربرد تجهیزات ورزشی دیگر نیز عرضه شود.

با توضیحات گفته شده به گوشه ای از کاربرد های گرافن در تجهیزات ورزشی اشاره شد.

منبع

https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/1676/1/012044

https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/493/1/012112