Nel gennaio 2017 è stato presentato a Ginevra l'orologio cronografo meccanico più leggero al mondo, Svizzera, mostrando lo sviluppo composito innovativo utilizzando il grafene. Ora la ricerca alla base del progetto è stata pubblicata. L'esclusivo orologio di precisione è il risultato della collaborazione tra l'Università di Manchester, Richard Mille Orologi e McLaren Applied Technologies.

L'orologio RM 50-03 è stato realizzato utilizzando un composito unico che incorpora grafene per produrre una nuova cassa robusta ma leggera per ospitare il meccanismo dell'orologio, che pesava solo 40 grammi in totale, compreso il cinturino.

La collaborazione è stata un esercizio di eccellenza ingegneristica, esplorare i metodi per allineare correttamente il grafene all'interno di un composito per sfruttare al meglio le proprietà superlative dei materiali bidimensionali di rigidità e resistenza meccanica, eliminando la necessità di aggiunta di altri, materiali più pesanti.

Ora, la ricerca dietro questo orologio unico è stata pubblicata sulla rivista Compositi Parte A:Scienza applicata e produzione . Il lavoro è stato svolto principalmente da un gruppo di ricercatori del National Graphene Institute dell'Università di Manchester.

Il leader del progetto, il professor Robert Young, ha dichiarato:"In questo lavoro, attraverso l'aggiunta di solo una piccola quantità di grafene nella matrice, le proprietà meccaniche di un composito in fibra di carbonio rinforzato unidirezionale sono state notevolmente migliorate.

"Questo potrebbe avere un impatto futuro sulle industrie di ingegneria di precisione in cui forza, la rigidità e il peso del prodotto sono preoccupazioni chiave nel settore aerospaziale e automobilistico".

La piccola quantità di grafene utilizzata è stata aggiunta a un composito in fibra di carbonio con l'obiettivo di migliorare la rigidità e ridurre il peso richiedendo l'uso di meno materiale complessivo. Poiché il grafene ha alti livelli di rigidità e resistenza, il suo utilizzo come rinforzo nei compositi polimerici mostra un enorme potenziale per migliorare ulteriormente le proprietà meccaniche dei compositi.

I risultati finali sono stati ottenuti con solo una frazione in peso del 2% di grafene aggiunta alla resina epossidica. Il composito risultante con grafene e fibra di carbonio è stato quindi analizzato mediante prove di trazione e i meccanismi sono stati rivelati principalmente utilizzando la spettroscopia Raman e le scansioni TC a raggi X.

I vantaggi di questa ricerca dimostrano un metodo semplice che può essere incorporato nei processi industriali esistenti, consentendo alle industrie di ingegneria di beneficiare delle proprietà meccaniche del grafene, come la fabbricazione di ali di aeroplani o la carrozzeria di automobili ad alte prestazioni.

Il gruppo di ricerca ha scoperto che quando si confronta con un campione equivalente in fibra di carbonio, l'aggiunta di grafene ha notevolmente migliorato la rigidità e la resistenza alla trazione. Ciò si è verificato quando il grafene è stato disperso attraverso il materiale e allineato nella direzione della fibra.

Dott. Zheling Li, un ricercatore associato dell'Università di Manchester, disse, "Questo studio presenta un modo per aumentare la rigidità assiale e la resistenza dei compositi mediante semplici metodi di lavorazione convenzionali, e chiarire i meccanismi che portano a questo rafforzamento".

Aurele Vuilleumier, Responsabile ricerca e sviluppo presso Richard Mille, disse, "Questo progetto è un perfetto esempio di trasferimento tecnologico dall'università al prodotto. La partnership con McLaren Applied Technologies consente un'ampia diffusione dei compositi potenziati con grafene nel settore. Come risultato tangibile, un orologio da record mondiale, leggero e resistente, era disponibile per i nostri clienti:l'RM 50-03."

Dottor Broderick Coburn, ingegnere progettista meccanico senior presso McLaren Applied Technologies, disse, "Il potenziale del grafene per migliorare le proprietà strutturali dei compositi è noto e dimostrato da tempo su scala di laboratorio. Questa applicazione, anche se di nicchia, è un ottimo esempio di quei vantaggi strutturali che si traducono in un materiale preimpregnato, e poi in un prodotto reale."