在一系列巧妙的实验中,欧洲团队首次在微重力条件下测试了石墨烯。这些令人兴奋的结果为开发用于太空的石墨烯器件提供了有价值的基础。
石墨烯具有独特的机械、电学和热性能,激励研究人员探索这种纯碳的二维晶格的实用性。
研究人员和学生石墨烯的旗舰与欧空局合作的一项研究计划发现了这种材料的额外潜力,使其适用于太空应用,包括轻型推进和热管理。从这种精心安排的协同作用中产生的结果构成了扩大石墨烯研究前沿的第一步。
用石墨烯在太空中航行
“突破摄星”是“突破倡议”的一个研究和工程项目,旨在开发一个概念验证舰队的轻帆航天器,将在发射后20年内到达半人马座阿尔法星系统。
来自荷兰代尔夫特技术大学的石墨烯旗舰研究生团队参与了这项研究欧空局教育放弃你的论文!方案朝着这一雄心勃勃的目标迈出了第一步。该项目为他们提供了在不来梅应用空间技术和微重力中心(ZARM)滴塔进行微重力实验的机会,以测试石墨烯作为航天器推进太阳帆材料的潜力。
为了创造微重力条件,一个装有相机、激光和石墨烯的胶囊被允许从150米高的塔上掉下来,导致4.5秒的失重状态。高功率激光照射在石墨烯膜上产生的辐射压力导致帆移动。研究小组用显微镜测量了这种位移,以确定石墨烯帆上的推力。
“为了有效推进,轻帆必须有一个大的表面,并且尽可能轻。石墨烯满足这些要求,因为它非常轻和强,并且可以在大面积上扩展,”石墨烯旗舰的科学和技术官员Andrea Ferrari教授(剑桥大学(英国))指出。
石墨烯能散热
来自石墨烯旗舰合作伙伴机构布鲁塞尔自由大学(ULB)(比利时)、剑桥大学(英国)、意大利国家研究委员会(CNR)(意大利)的Bologna单位(意大利)和莱昂纳多(意大利)的研究人员设计了一项实验,以测试石墨烯基涂层如何利用材料独特的热性能提高卫星冷却系统的效率。
Ferrari教授解释说:“石墨烯被用于所谓的循环热管,这是一种不需要任何机械部件就能移动流体的泵。这对太空操作非常重要,因为它没有磨损,也不需要维护。例如,循环热管可以将卫星上的热电子系统中的热量输送到太空中。”
该材料被带上Novespace零重力飞机进行抛物线飞行,在那里,微重力条件每次产生约24秒的间隔。该团队进行了6次飞行,每次飞行31次抛物线弧,在微重力下总共飞行了1个多小时。
“船上的石墨烯承受了环境的考验,表现良好。实验表明,石墨烯将金属芯中流体的毛细管压力提高了40%,蒸发速率提高了800%,”法拉利教授指出。
这两个实验都展示了石墨烯的多种潜力,现在它已经通过在太空中使用扩展了它的边界。基于这些令人鼓舞的结果,旗舰将继续开发和优化石墨烯器件,以用于实际空间条件下的应用。
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