Wat is grafeen?

De ontwikkelingen in stoffen en producten gaan snel en de outdoorwereld heeft er profijt van. Hoewel de gemiddelde Nederlandse outdoorwinkel vol ligt met degelijk, maar doorgaans weinig innoverend materiaal, is er online een enorme groeispurt aan vernieuwingen te vinden in deze outdoortak van sport. Soms worden bestaande producten lichter, soms worden ze sterker, soms worden er hybride creaties gefabriceerd, soms wordt er materiaal uit een andere branche geïmporteerd in outdoormateriaal. In deel II van Innovaties voor je trektocht: Graphene.

Graphene ofwel grafeen op z’n Nederlands. Inmiddels is het al weer 10 jaar geleden dat de Russisch-Britse natuurkundige Konstantin Novoselov, in 2004 gepromoveerd aan de Radboud Universiteit van Nijmegen, en zijn Nederlands-Brits-Russische promotor Andre Geim de nobelprijs voor natuurkunde kregen uitgereikt voor onderzoek naar de eigenschappen van grafeen. In 2004 wisten ze al een laag grafeen te isoleren, gewoon, met een stukje plakband en wat laagjes grafiet, zoals je dat kent van potlood.

Wat is het?

Grafeen is de tweedimensionale versie van (het driedimensionale) grafiet, in een honingraatstructuur. Die honingraatstructuur is opgebouwd van koolstof van maar 1 atoomlaag dik, en dat levert een heleboel bijzondere eigenschappen op. Het is 100-200 keer zo sterk als staal. Dun, stijf maar rekbaar en een enorme geleider. Dat doet het zo efficiënt, dat het elektriciteit, warmte en gassen kan geleiden met maar één enkele atoomlaag.

Wat heb ik er als hiker aan?

Het materiaal is dus sterk, en dat is heel fijn, maar wat heb je als hiker nou echt aan spullen met grafeen?
Naast praktische eigenschappen zoals hydrofoob (en daarmee goed te gebruiken voor waterdichte toepassingen), antistatisch en warmte- en vuur-proof, blokkeert het UV-straling. Grafeen is inmiddels ook non toxic certified. Maar daarmee houdt de pret nog niet op.

~ Warmte/Koelte
Het is thermoregulerend: omdat het zo goed geleid, distribueert grafeen warmte over de hele jas als het aan de binnenkant zit. Ken je dat, dat sommige plekken aan het zweten zijn, maar ergens anders is je lichaam gewoon nog koud? Je oksels lopen te gutsen, maar je buik voelt koud aan, bijvoorbeeld. Je krijgt door de goede geleiding van grafeen heel snel een evenwichtige warmte over je lichaam. Nu heb je in het beste geval ritsen onder je oksels in je hardshell en probeer je daarmee warmte te verliezen als je het warm hebt, maar wat als je die warmte gewoon naar de koude plekken weet te sturen? Met grafeen verwarmen de warme delen de koude delen. Aan buitenkant ligt een laag (shell) waardoor je het niet verliest (die laag heeft op zich niets met grafeen te maken).

~ Beweeglijkheid
Grafeen is flexibel. Textiel met stretch doet altijd concessies met betrekking tot waterdichtheid. Tenminste; als het gaat om een waterdichte stof en geen waterdichte coating. Maar met grafeen hoeft dat niet meer; stretch en waterdichtheid kunnen nu veel beter samen gaan.

~ Antibacterieel
Het is één van de redenen dat merinowol zo populair is onder hikers; de antibacteriele ‘no stink’ eigenschappen. Veel en goed wassen zit er vaak niet in op een hike, dus hoe langer je uit kan stellen dat je stinkend rondloopt, des te beter. Bacteriën -even als schimmels- kunnen niet overleven op grafeen en daardoor heeft het een antibacterieel effect.

~ Anti-mug
Nog een leuke: grafeen remt de communicatiesignalen van muggen. Met grafeen bijten ze niet, omdat ze menselijke huid en zweet er niet door herkennen. In een test met verschillende patches lijken de muggen niet geïnteresseerd in het grafeen….tot dat het nat werd. Maar grafeen in een jas kan een waterdichte shell eroverheen hebben (zoals bijvoorbeeld bij Graphene X, zie kader) en dan laten ze je weer met rust. Het hangt dan dus van de shell af.

Nadelen?

Vooralsnog is het heel bewerkelijk en duur, maar dat is lijkt met name een kwestie van tijd. Lees er meer over in het Trouw-artikel (zie links in kader hieronder). Er zijn ook outdoorproducenten die er voor kiezen om het (nog) niet te gebruiken omdat de duurzaamheid van grafeen nog onduidelijk is.

Futuristisch hiken

Is grafeen bulletproof? Nee, dat nog niet. Hoewel bulletproof ook wat overdressed zou zijn voor een hiker. Wat wellicht wél gaat kunnen, is dat je je telefoon kan opladen op het moment dat je het in je grafeen jaszak doet. Afhankelijk van de opzet en de moleculaire structuur kan het ook stroom tegenhouden en dat kan ingezet worden voor energieopslag.

Ook kan het zo zijn dat je straks misschien een jas aan hebt van 600 gram, maar dat je er alleen maar een t-shirtje onder hoeft te doen bij 0 graden celsius buiten, omdat de warmte zo goed geleid.

Omdat het zo’n goede geleider is, liggen er ook veel mogelijkheden in het verschiet voor allerhande sensorfabrics; denk bijvoorbeeld aan hartslag-, glucose-, stress, aceton- of stikstof-metingen.

Qua warmte kunnen we het uiteindelijk gebruiken voor twee standen: verwarmen en verkoelen. Het is deze laatste waar de militaire afdeling al mee aan het experimenteren is: kun je door het dragen van grafeen onopgemerkt blijven voor een warmtecamera (FLIR) in bijvoorbeeld een helikopter?
Opvallend detail; dit soort technische vernuftigheidjes zijn aanzienlijk minder makkelijk te vinden in eenzelfde kledinglijn voor vrouwen dan voor mannen. Zo geavanceerd als het materiaal is, zo old-fashioned lijkt vooralsnog de productie, marketing of ontwikkeling.