Att lägga till mikroskopiska nanomaterial till kolfiberkompositer har resulterat i starkare, tuffare fenor för dykare. Ett rymdmaterialföretag samarbetade med en marknadsledare inom design och produktion av fridyknings- och spjutfiskeutrustning genom ESA:s tekniköverföring och patentkontor.

En idé som ursprungligen förespråkades av uppfinnare från Leonard da Vinci till Benjamin Franklin, innan han slutligen nådde massproduktion under förra seklet, dykfenor ökar effektiviteten för varje rörelse som görs i vatten. Generellt, ju djupare du går, desto mer kraft behöver du från dina fenor.

"Billiga fenor för simning nära stranden är gjorda av gummi eller plast", förklarar Dimitris Pantazis från undervattensutrustningsspecialisten Alchemy. "High-end fenor för spjutfiske eller fridykning är gjorda av hård kolfiberkomposit, men dessa kan under vissa omständigheter skadas, till exempel genom att slå stenar eller koraller, eller påverkas av misstag när människor reser till dykplatser.

"Sådan skada kan fortsätta sprida sprickor, och när du sparkar riktigt hårt kan din fena gå sönder - vilket är det sista du vill ha när du är djupt under vattnet. "

För att förhindra detta, Alchemy samarbetade med Adamant Composites genom ett ESA Technology Transfer Proof of Concept -projekt, undersöker tillsats av nanomaterial till sammansatta fenor. Test av de två grekiska företagen visar att tillsatsen av denna ingrediens resulterar i tuffare, mer motståndskraftiga fenor.

Kolfiberkompositer utgör några av de starkaste materialen som är kända när det gäller hållfasthet, styvhet och temperaturbeständighet. De är gjorda genom att lägga ner kolfibrer i ett vävmönster innan de placeras i ett bindande "matris" -material, såsom epoxiharts, som sedan formas till önskad form och bakas till sin slutliga form.

Ursprungligen utvecklad under 1960 -talets rymdålder, kolkompositer förblir ett viktigt rymdmaterial till denna dag, medan den också finns i allt från Formel 1 -racerbilar till stridsflygplan, cykelramar till golfklubbor-liksom avancerade fenor.

"Vårt företag startade 2012, kommer ur forskning om hur man integrerar nanomaterial, på en miljarddels meter, i kompositmaterial, "säger Thanos Baltopoulos från Adamant Composites.

"Vid den tiden var det klart att genom att lägga till sådana nanomaterial som kolnanorör och metall- eller keramiska nanopartiklar på olika sätt kan prestanda och funktionalitet hos en given komposit optimeras, för att ge förbättrad styrka, energiabsorption och termisk eller elektrisk konduktivitet. "

För utrymme, Adamant Composites tillsammans med ESA identifierade behovet av att skräddarsy egenskaperna hos konventionella kompositmaterial för att möta uppdragens särskilda behov, till exempel för högre termisk prestanda.

"Adamant Composites använde nano-arter för att förbättra en eller flera egenskaper hos avancerade kompositer, "förklarar ESA -materialingenjör Laurent Pambaguian." Konceptet "på mått" -material har mognat inom ESA -finansierade projekt, tills de idag kan tillämpas på flera industriområden. "

Genom ESA-ledd forskning utvecklades en metod för att skapa sammansatta material som är skräddarsydda för applikationens behov. Metoden omfattar både materialdesign och teknik för att bearbeta sådana material effektivt. Resultatet är en formulering som skräddarsyr ett baslinjematerial för en given applikation.

"Som en målare som blandar färger för att skapa den nyans som är specifik för deras målning, vi försöker matcha nanomaterialen för att producera skräddarsydda kompositmaterial för slutanvändare, "tillägger Thanos.

"Utmaningen har varit att uppskala fördelarna med nanomaterial från nivån på vetenskapliga observationer till kommersiella produkter i en" pre-preg "-form som är användbar och begriplig för befintliga materialanvändare, utan att behöva ändra hur de arbetar. "

Etablerades av forskare som arbetar tillsammans vid University of Patras, Adamant Composites behöll sitt huvudsakliga fokus på rymdsektorn, fram till mötet med representanter för Alchemy -företaget vid en kompositmässa i Paris, där det första kommersiella tillkännagivandet av tekniken gjordes.

"De berättade om problemen de mötte, och vi sa att vi skulle se om vi skulle använda vår teknik för att svara på deras behov, ”konstaterar Thanos.” Det var strax efter det mötet som ESA presenterade sitt Technology Transfer Proof of Concept. Detta visade sig vara den perfekta ramen för partnerskap tillsammans, med tanke på att vi båda är små företag fokuserade på helt olika sektorer. "

Alchemys viktigaste krav var motståndskraft mot skador, känd som 'fraktur seghet', och repmotstånd.

"Det resulterande Proof of Concept -projektet ledde till att vi uppnådde två viktiga milstolpar, "säger Thanos." Först på materialnivå, vi kunde visa den prestanda som krävs, med icke-standardtester för att visa att skadat material fortfarande kan upprätthålla samma belastning utan att gå sönder. Därefter arbetade vi tillsammans för att forma detta material till flera olika design av prototypdykfenor som vi sedan kunde utvärdera när det gäller produkter.

"Framgång på denna nivå gör oss redo att ta produkten framåt i framtiden, och givet oss tekniker kan vi också tillämpa andra sektorer, inklusive utrymme. "

Att ha hårdare fenor innebär att de kan användas utan att tveka i krävande användningsområden, t.ex. spjutfiske. Genom att använda denna rymdteknik kan Alchemy tillhandahålla en spelförändrande produkt till undervattensentusiaster och proffs, samtidigt som de utökar sin portfölj med en stark och innovativ närvaro.