Grafen trænger ind i stratosfæren

Center for avancerede todimensionale materialer (CA2DM) ved National University of Singapore (NUS) er gået sammen med det amerikanske luftfartsfirma Boreal Space for at teste grafens egenskaber, efter at det er blevet lanceret i stratosfæren. Resultaterne kunne give indsigt i, hvordan grafen kunne bruges til rum- og satellitteknologier.

"Graphens anvendelighed på Jorden er allerede blevet fastslået i det sidste årti. Det er nu et oplagt tidspunkt at udvide sine muligheder for brug i rumapplikationer - et område, der udråbes som værende det mest udfordrende for moderne teknologi - og ændre materialevidenskabens paradigme. Rummet er den sidste grænse for grafenforskning, og jeg tror, ​​det er første gang, at grafen er kommet ind i stratosfæren, " sagde projektleder professor Antonio Castro Neto, Direktør for NUS CA2DM.

At skubbe grænserne for grafenforskning

Todimensionel grafen har en unik kombination af at være ekstremt fleksibel, hårdere end diamant, og stærkere end stål. Mens forskere erkender, at det kan have potentiale for rumapplikationer, dens praktiske anvendelser er endnu ikke fastlagt.

"At flytte et rumskib over lange afstande i rummet, store accelerationer og hastigheder, som kun er mulige med meget lav masse udstyr er nødvendige. Grafen er det ideelle materiale, da det er blandt de letteste, dog stærkest, funktionelle materialer vi har. Ud over, den høje elektroniske ydeevne af grafen gør det til en førsteklasses kandidat til at håndtere mangel på ilt og lave temperaturer i rummet, " forklarede prof Castro Neto.

For at sætte grafens alsidighed på prøve, et hold ledet af professor Barbaros Özyilmaz, Leder af Graphene Research hos NUS CA2DM, forberedte materialet ved at belægge et substrat med et enkelt lag grafen, som var omkring 0,5 nanometer tykt, over 200 gange tyndere end et hårstrå af mennesker. Prøven blev sikkert samlet i en Boreal Space 'Wayfinder—Mini' CubeSat, og anbragt i laderakettens nyttelastrum.

Rumsonden blev opsendt om morgenen den 30. juni 2018, over Mojave -ørkenen i USA. Boreal Space-lanceringsteamet var ansvarligt for lanceringen af ​​nyttelast under take-off, adskillelse af næsekegle, overvågning under flyvning, faldskærmsudspring tilbage til jorden, virkning og genopretning.

Under lanceringen, rumfartøjet blev sendt ind i et suborbitalt miljø, og grafenmaterialet blev udsat for barske forhold som hurtig acceleration, vibrationer, akustisk stød, stærkt tryk og en bred vifte af temperaturudsving. Prøven kom igen ind i Jordens atmosfære efter en 71 sekunders flyvning, faldskærmsudspring til en landing i Mojave-ørkenen.

Grafenprøven blev hentet af holdet samme dag, og NUS CA2DM-teamet udfører test for at vurdere, om dets strukturelle egenskaber og stabilitet blev påvirket under lanceringen og landingen. I særdeleshed, holdet vil bruge Raman-spektroskopiteknikker til at påvise tilstedeværelsen af ​​defekter i prøven.

"Hvis dette forskningssamarbejde er i stand til at demonstrere, at grafen bevarer sine forskellige egenskaber og funktioner efter at være blevet lanceret i et suborbitalt miljø, det vil åbne spændende nye muligheder for, at grafen kan indarbejdes i teknologier, der er egnede til det ydre rum og rumfartsmissioner. Sådanne teknologier kan omfatte elektromagnetisk afskærmning, effektiv solenergiproduktion, og fremragende termisk beskyttelse, " sagde prof Castro Neto.

fru Barbara Plante, Præsident for Boreal Space, tilføjet, "Vi er meget begejstrede for at hæve grafenets teknologiberedskab og fremme dets anvendelighed i rummet. Jeg er overbevist om, at grafen vil spille en ekstremt vigtig rolle i kommercialiseringen af ​​rummet. Denne og fremtidige lanceringer understøtter demonstrationen af ​​fremtidige anvendelser af grafenbaseret teknologi. i rummet."

Ud over NUS-grafeneksperimentet, det boreale rum 'Wayfinder—Mini' CubeSat var også vært for galliumnitrid magnetfeltsensorer leveret af Stanford University's Extreme Environments Lab (XLab). Stanford -teamet søger ikke kun at indhente vigtige eksperimentelle data såsom lanceringsbelastningsoverlevelse og elektronisk signalintegritet, men også indsigt i magnetisk interferens, støjreduktion og strålingseffekter på deres sensorer.

Efter denne kombinerede mission, kendt som GRASP (GRAphene And Stanford Payloads), Boreal Space fortsætter med at give suborbitale og lave kredsløbsmuligheder for at teste og validere nyttelastens overlevelsesevne og funktionalitet i rummiljøet.