SPORT JE VĚDA: Karbonové kompozity a větší aerodynamika – sportovní hity posledních let

Podcasty, rozhovory, příběhy Další podcasty, rozhovory a příběhy Laminovaná tkanina z uhlíkového vlákna

Moderní technologie postupně mění i olympijské hry. Časy dřevěného nebo ocelového sportovního náčiní jsou ty tam a hitem posledních let jsou nejrůznější kompozity, a to hlavně ten karbonový.

„Pevnost, možnost naladění pružnosti, případně tuhosti a nízká váha.“ To jsou slovy vedoucího Ústavu materiálového inženýrství pražské ČVUT Petra Špatenky hlavní výhody karbonového kompozitu. Ten se skládá ze dvou částí a kombinuje tak dobré vlastnosti obou rozdílných materiálů.

Výhody kompozitních materiálů

„Oproti normálnímu materiálu, jako je dřevo, ocel nebo hliník, což je jednorodý materiál, tak kompozitní materiál vlastně obsahuje dvě věci – to je ona matrice, zpravidla to bývá třeba pryskyřice nebo lepidlo epoxid, a vlákna, například skelné nebo uhlíkové vlákno,“ vysvětluje dále Špatenka. A právě uhlíkové vlákno je tím nejzásadnějším.

Jak ale vzniká moderní sportovní nářadí, s nímž vodáci, cyklisté, ale i atleti bojují o cenné kovy? Nejdříve je třeba vzít uhlíkové vlákno, které vypadá jako klasická tkanina, a to se poté splétá na strojích, které vyrobí látku. Pomocí pryskyřice, kterou se látka napustí, pak lze vymodelovat libovolný a pevný tvar.

Uhlíkové vlákno o průměru 6 μm v porovnání s lidským vlasem

„Kompozit spojuje dobré vlastnosti obou dvou částí, ze kterých je vytvořen, takže musí být schopen přenést příslušné silové namáhání na ta vlákna, čili musí dobře lepit,“ říká k vlastnosti pryskyřice Petr Špatenka. Cílem materiálových inženýrů je neustálé zlepšování pevnosti, pružnosti a snižování celkové hmotnosti.

Další směr vývoje

Jakými směry se tedy může vývoj moderních kompozitů ubírat? „Budou se zlepšovat třeba jen některé vlastnosti a u těch kompozitů velice silně závisí na tzv. mezní vrstvě, čili tenké vrstvě mezi vláknem a epoxidem. Tam si dovedu představit určité zlepšování, které povede třeba ani ne ke zvýšení pevnosti, ale třeba k tzv. zvýšení rázové houževnatosti, které vám umožní, že když třeba lodí narazíte na kámen, tak ta loď jen zapruží a s vlastním materiálem se nic nestane.“

cyklistika, závod

Tyto vlastnosti by tak určitě našly využití od raketových sportů až po skoky o tyči. Libovolně tvarovaný a pevný karbonový kompozit otevřel cestu i dalšímu velkému trendu sportovního vybavení, kterým je aerodynamika. Podle bývalého olympionika a nyní prodejce cyklistických speciálů Petra Benčíka je aerodynamika to hlavní, co se v posledních třech letech řeší.

„Samozřejmě, umím si představit, že kabely a lanka budou všechny vedeny vnitřkem, že brzdy budou integrované v rámech, ale otázka je, jestli to chceme,“ říká Petr Benčík a dodává, že v cílové rovince jsou často důležitější jiné věci než materiály nebo aerodynamika – a to skutečnost, jak dokáže závodník bojovat s vedrem, křečemi nebo dehydratací.