Zero gravitation graphene lover succes i rummet

I en række spændende eksperimenter, Cambridge -forskere oplevede vægtløshed ved at teste grafens anvendelse i rummet.

Arbejder som en del af et samarbejde mellem Graphene Flagship og European Space Agency, forskere fra Cambridge Graphene Center har testet grafen i mikrogravitationsforhold for første gang.

Test af grafens potentiale i kølesystemer til satellitter, forskerne oplevede vægtløshed inde i en parabolsk flyvning - også kendt som 'opkastningskometen'.

"Graphene, som vi kender, har mange muligheder. En af dem, anerkendt tidligt, er rumapplikationer, og det er første gang, at grafen er blevet testet i rumlignende applikationer, i hele verden, "sagde professor Andrea Ferrari, Direktør for Cambridge Graphene Center.

Professor Ferrari er også videnskabs- og teknologiofficer og formand for Management Panel for Graphene Flagship.

Graphene-den enkelt-atom tykke allotrop af kulstof-har en unik kombination af egenskaber, der gør det interessant for applikationer fra fleksibel elektronik og hurtig datakommunikation, til forbedrede strukturelle materialer og vandbehandlinger. Det er meget elektrisk og termisk ledende, samt stærk og fleksibel.

I dette eksperiment, gennemført i november og december sidste år, forskerne havde til formål at forbedre ydeevnen for kølesystemer ved brug i satellitter, gør brug af grafens fremragende termiske egenskaber.

"Vi bruger grafen i det, der kaldes loop-heat rør. Det er pumper, der flytter væske uden behov for mekaniske dele, så der er ingen slitage, hvilket er meget vigtigt for rumapplikationer, "sagde professor Ferrari.

"Vi sigter mod en øget levetid og en forbedret autonomi for satellitterne og rumsonderne. Ved at tilføje grafen, vi vil have et mere pålideligt loop -varmeledning, i stand til at operere autonomt i rummet, "tilføjede Dr. Marco Molina. Dr. Molina er teknisk teknisk chef for Space -branchen i Leonardo, en branchepartner til forsøget.

I et loop-varme rør, fordampning og kondensering af en væske bruges til at transportere varme fra varme elektroniske systemer ud i rummet. Trykket i fordampningskondensationscyklussen tvinger væske gennem de lukkede systemer, giver kontinuerlig køling.

Hovedelementet i loop-heat-røret er den metalliske væge, hvor væsken fordampes til gas. I disse forsøg, den metalliske væge blev belagt med grafen, hvilket gav to fordele, der forbedrer effektiviteten af ​​varmeledningen. For det første, grafens fremragende termiske egenskaber forbedrer varmeoverførslen fra de varme systemer til vægen. For det andet, den porøse struktur af grafenbelægningen øger vekets vekselvirkning med væsken, og forbedrer kapillærtrykket, hvilket betyder, at væsken hurtigere kan strømme gennem vægen.

Efter fremragende resultater i laboratorietest, de grafenbelagte væger blev testet under rumlignende forhold om bord på en Zero-G parabolisk flyvning. For at skabe vægtløshed, flyet gennemgår en række parabolske manøvrer, skaber op til 23 sekunders vægtløshed i hver manøvre.

"Det var virkelig en vidunderlig oplevelse at føle vægtløshed, men også hypergravitationsmomenterne i flyet. Jeg var meget spændt, men samtidig lidt nervøs. Jeg kunne ikke sove natten før, "sagde Dr. Yarjan Samad, en forskningsassistent i Cambridge Graphene Center.

I flyvningen, de grafenbelagte væger viser igen fremragende ydeevne, med mere effektiv varme- og væskeoverførsel sammenlignet med de ubehandlede væger. Baseret på disse lovende resultater, forskerne fortsætter med at udvikle og optimere belægningerne til anvendelser i virkelige rumforhold.

"Det næste trin vil være at begynde at arbejde på en prototype, der kan gå enten på en satellit eller på rumstationen, "sagde professor Ferrari.