Jutut | Artikkelit

Julkaistu:

Suomessa on tekeillä suksivallankumous

Hankkeen takana ovat Jyväskylän yliopiston nanotutkijat, ja yllykkeenä toimii upouusi nanomateriaali, hyptoniitti, joka tekee suksista ennennäkemättömän keveät ja lujat.

ja yllykkeenä toimii upouusi nanomateriaali, hyptoniitti,
joka tekee suksista ennennäkemättömän keveät ja lujat.

Suksiteollisuutemme valmistautuu tekemään ihmeitä hyptoniitilla. - Testihiihdot ovat meneillään, sanoo Peltonen Skin toimitusjohtaja Juhani Eskelinen. Paljon enempää hän ei kerrokaan, mutta se käy selväksi, että hän uskoo yrityksen pääsevän kilpailijoidensa edelle monta suksenmittaa.

Suksen ulkonäköä hyptoniitti ei välttämättä paljoa muuta, mutta ominaisuudet ja tuntuma paranevat.  Nanomateriaali vaikuttaa suksen näkymättömään, mutta jokaiselle hiihtäjälle tärkeään laatuun: keveyteen, lujuuteen ja kaarevuuteen. 

Hiihdossa on edessä myllerrys, jonkalaista ei ole tapahtunut yli 30 vuoteen.


Epoksi: suurimolekyylinen, pehmeä ja liimamainen orgaaninen materiaali.
Hiilikuitu: ohut hiililanka.
Hiilinanoputki: ultrakevyt ja ultraluja hiilisylinteri, jonka läpimitta on vain muutamia tai muutamia kymmeniä nanometrejä.
Hyptoniittiepoksi: hiilinanoputkista ja epoksista valmistettu komposiitti- eli yhdistelmämateriaali, jossa ainesosat muodostavat kovalenttisia sidoksia.
Kovalenttinen sidos: luja kemiallinen sidos, jossa atomeilla on yhteisiä elektroneja.
Lasikuitu: ohut lasilanka.
Lujitemuovi: epoksista ja lasi- tai hiilikuidusta valmistettu yhdistelmämateriaali.

Falunin nöyryytys muistetaan 

Edellinen suksivallankumous pystytään suomalaisnäkökulmasta ajoittamaan päivän tarkkuudella: 18. helmikuuta 1974. Silloin hiihtäjäkuninkaamme Juha Mieto hävisi Falunin maailmanmestaruuskisoissa 30 kilometrin kultamitalin Ruotsin Thomas Magnussonille.

Suksiteknisesti merkittävää oli, että Magnusson hiihti juuri käyttöön tulleilla lasikuitusuksilla, kun Mieto pakersi puisilla hikilaudoilla.

Tuhatvuotinen puusuksiperinne katkesi kerralla, ja niin sanotut korkean teknologian materiaalit alkoivat muuttaa niin kilpa- kuin sunnuntaihiihtäjienkin maailmaa.

Ensin lasia, sitten hiiltä

Sata vuotta sitten puiset murtomaasukset painoivat neljä kiloa pari ja vielä 1960-luvullakin pari kiloa. Nykyään painoa on kilon verran. Kehitys on ollut dramaattinen, vaikka otetaan huomioon se, että sukset ovat samaan aikaan kaventuneet ja lyhentyneet.

Kevennyksen mahdollistivat uudenlaiset yhdistelmä- eli komposiittimateriaalit, joissa yhdistyvät eri aineiden hyvät puolet.

Epoksista ja lasikuidusta luotiin lujitemuovia, jossa epoksi toimii matriisina ja lasikuitu lujitteena. Arkikielessä lasikuiduksi sanotaan koko yhdistelmää, vaikka lasikuidut todellisuudessa ovat lujitemuovin ainesosa.
Kun käytettiin lasikuitujen sijasta hiilikuituja, syntyi vielä lujempi rakenne. Tämä komposiitti, josta olemme tottuneet puhumaan hiilikuituna, on yhtä lujaa mutta noin kaksi kertaa kevyempää kuin teräs.

Yhä enemmän lujuutta ja keveyttä saatiin, kun koko suksi alettiin rakentaa kennoksi niin, että suurin osa suksesta on tyhjää ilmatilaa. Tarvittava hunajakennorakenne tehdään yksinkertaisimmissa suksissa puusta ja hienostuneimmissa kilpasuksissa hiilikuidusta.

Näin on päästy nykyiseen sukseen, joka on kaikilla suksenvalmistajilla perusratkaisuiltaan sama. Suuria laadullisia hyppäyksiä ei ole tapahtunut vuosiin.

Nyt siirrytään nanoputkiin

Nyt nanotekniikasta haetaan uutta Arkhimedeen vipua, jolla päästään uudelle kehitysuralle. Suomessa ollaan hyvässä vauhdissa.

Jyväskylän yliopiston Nanoscience Centerin tutkijat ovat professori Jorma Virtasen johdolla kehittäneet uuden hybridimateriaalin, hiilinanoputkilla vahvistetun epoksin, jossa nanoputket sitoutuvat kemiallisesti sekä toisiinsa että epoksimatriisiin. Prosessissa hiilen ja epoksin välille syntyy aivan tietynlaisia, niin sanottuja kovalenttisia sidoksia, ja lopputulos, hyptoniittiepoksi, on 20-30 prosenttia lujempaa kuin tähänastiset lujitemuovit.

Uutuusepoksi sai kauppanimekseen Hybtonite, mutta arkipuheessa se on jo "suomentunut" hyptoniitiksi. Myös kaupallistaminen on alkanut.

Padasjokelainen Montreal Sport valmistaa jääkiekkomailoja, joilla pelataan jo niin NHL:ssä kuin kotimaan liigassa. Hiilikuitumailaa joustavampi ja kestävämpi hyptoniittimaila valittiin viimevuotisilla nanotekniikan maailmanmessuilla vuoden parhaaksi nanotuotteeksi.

Uusi mikrorakenne lupaa ennennäkemättömiä ominaisuuksia hyvin erilaisiin tuotteisiin lattioista lentokoneisiin. Kaikkia mahdollisuuksia ei varmasti vielä edes aavisteta, mutta jostakin pitää aina aloittaa: jos jääkiekkomaila panee kiekon liikkeelle uudella voimalla, hyptoniittisukset vienevät hiihtäjää eteenpäin kuin seitsemän peninkulman saappaat.

Lopulta unohdetaan voitelu

Hyvän mekaniikan lisäksi hiihtäjä toivoo suksiltaan helppokäyttöisyyttä. Olisi mukavaa, jos suksia ei tarvitsisi voidella ollenkaan.

Yksi iso askel voitelematta kulkevia suksia kohti on jo otettu. Kun murtomaasuksen keskiosaan eli niin sanottuun pitopohjaan tehdään kalansuomukuvio, pitovoiteen voi unohtaa, sillä suomut toimivat kitkapintana. Jäljelle jää luistovoide, jota tarvitaan edelleen suksen kärkeen ja kantaan. Vai tarvitaanko?

Venäläinen hiihtovalmentajasta tutkijaksi siirtynyt Leonid Kuzmin esitti viime talvena, että luistovoiteesta voidaan luopua. Hänen Östersundin yliopistossa tekemänsä hiihtokokeet osoittivat, että voitelu auttaa vain alkumatkasta. Jo vajaan neljän kilometrin jälkeen sukseen on kertynyt likaa niin paljon, että voide on hyödytön.

Voitelemattomilla suksilla on saavutettu menestystäkin. Kuzminin vaimo Antonina Ordina hiihti 1995 MM-pronssia voitelemattomilla suksilla. Kriitikot kuitenkin sanovat, että valtaosa mitaleista on voitettu voidelluilla suksilla ja että juuri voitelulla on puristettu pois ratkaisevat sekunnit.

Väittely voitelun välttämättömyydestä jatkuu, mutta kehityksen suunta ja lopputulos on selvä. Jonakin päivänä saamme ainakin harrastajakäyttöön sukset, jotka luistavat voitelematta tai voitelevat itse itsensä. Hiihtäjä voi keskittyä hiihtämiseen.

Kalevi Rantanen on teknistä luovuutta tutkiva diplomi-insinööri, tietokirjoittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.

Kommentoi kirjoitusta

Kommentit

Keskusteluun osallistuminen vaatii kirjautumista.
tilaa tiede tarjous
Vauva