På grund av sina särpräglade egenskaper har grafen framhållits som ett spelförändrande material för en rad branscher och applikationer. Initiativet Graphene Flagship inrättades som Europas största forskningsinitiativ med flera intressenter någonsin, att bokstavligen forma teknikens framtid.

Det 10-åriga Graphene Flagship, delvis EU-finansierade, inrättades för att utnyttja den tekniska potentialen för grafen och relaterade skiktade material för framtida applikationer. Forskningsmedlemmar i initiativet genomförde nyligen två experiment för att bedöma, för första gången, grafens livskraft för rymdapplikationer. Experimenten, i samarbete med European Space Agency och andra partners, testat materialet under nollgravitationsförhållanden speciellt för lätt framdrivning och även för applikationer för termisk hantering, med mycket uppmuntrande resultat.

Är rymden grafenens nya gräns?

Graphens unika termiska, ljus, styrka och viktegenskaper gör den till en idealisk kandidat för att förbättra prestanda för rymd- och satellitapplikationer. I en rad experiment som genomfördes i slutet av förra året, Forskare från Graphene Flagship tittade specifikt på möjlig användning av materialet för förbättring av rymddrivning, samt värmehanteringssystem och slingvärmeledningar.

För solsejlsexperimenten, ett team av forskarstuderande från Delft Technical University, Nederländerna utnyttjade Tysklands 146 meter höga ZARM Drop Tower -mikrogravitationsförhållanden (upp till en miljonedel av jordens gravitationskraft) för att undersöka användningen av grafen för lätta segel. Teamet utformade fritt flytande grafenmembran som sedan utsattes för strålningstryck från lasrar, för att se hur de reagerade och ange hur mycket dragkraft som kan genereras. Teamet upprepade experimentet under fem försök för att övervinna de första tekniska svårigheterna. Nästan 10 sekunders viktlöshet uppnåddes genom att katapultera en kapsel innehållande experimentet uppåt och nedåt i vakuum.

Det andra experimentet undersökte hur värmeöverföring i slingvärmeledningar (kylsystem som används i stor utsträckning i satelliter) kunde effektiviseras, med ökad livslängd och autonomi, med hjälp av grafen. De metalliska veken i röret, används för att överföra värme till en vätska för att kyla systemet, hade sina vanliga porösa metallbeläggningar ersatta med två typer av grafenrelaterade material. Dessa testades sedan för ökad värmeledningsförmåga under två paraboliska mikrogravitation och hypergravitation ESA -flygningar. Under varje 3-timmars flygning, det specialmodifierade planet genomförde 30 paraboliska uppstigningar, uppnå cirka 25 sekunders viktlöshet i varje parabel.

Resultaten av båda experimenten visar mångsidigheten hos grafen och de involverade forskarna undersöker nu ytterligare inverkan av strålningstryck på grafenljus segel samt utvecklar kommersiellt tillgängliga grafenbaserade värmerör.

Framtiden ligger hos innovativa människor, liksom produkter

Tillverkad av ett kolskikt endast en atom tjockt, som ett tvådimensionellt sexkantigt galler är grafen både lätt och starkt (sägs vara cirka 200 gånger starkare än stål). Dessutom, den har utmärkt el, mekanisk, termiska och optiska egenskaper, liksom att vara nästan transparent. Dessa egenskaper gör det till ett extremt intressant material för forskare och ingenjörer som fortsätter utvecklingen av ett brett spektrum av snabbare, thinner, starkare och mer flexibla produkter.

För att utforska grafens potential att revolutionera flera industrier, skapa ekonomisk tillväxt och ny sysselsättning, det 10-åriga Graphene Flagship är utformat för att representera hela värdekedjan från material, till komponenter och system. Ett konsortium av akademiker och branschexperter från cirka 150 partners, i 23 länder, samordna och driva dess olika forskningsområden. Europeiska kommissionen bidrar direkt genom finansiering, tillsammans med forskningsresultat från EU-finansierade projekt som GRAPHENECORE 1.

Över tid, projektresultaten kommer att öka ansträngningarna mot specifika applikationer för utveckling. Dessutom, forskningsinitiativets uppdrag är att erbjuda utbildning och avancerade forskningsmöjligheter för studenter och unga forskare.