Efter en lång sommar av hårt arbete i laboratorierna, forskare i Graphene Flagship är redo för två experiment denna vecka, testa grafenteknologier för rymdrelaterade applikationer i samarbete med European Space Agency (ESA).

Två team av forskare kommer att utforska fördelarna med grafen som ett ljusframdrivningsmaterial i solsegel, och som en smart beläggning i loop heat pipes för satelliter. Båda experimenten kommer att utföras under mikrogravitationsförhållanden, att simulera de extrema förhållandena i rymden. Solseglen kommer att flyta i mikrogravitation i ett dropptornsexperiment, medan forskargruppen som undersöker värmerör kommer att uppleva viktlöshet ombord på en parabolflygning.

The Graphene Flagship är ett pan-europeiskt forskningskonsortium som har åtagit sig att föra grafenteknik genom forskningslaboratorier till mogna applikationer. grafen, det enatomiga tjocka kolskiktet, är lovande för en rad applikationer tack vare sin utmärkta elektriska, mekaniska och termiska egenskaper. Dessa egenskaper kommer nu att testas under extrema mikrogravitationsförhållanden, utökar grafens potential till nya områden.

Loop heat pipes är kylsystem som används flitigt i satelliter och rymdtillämpningar. Kylning uppnås genom att omvandla en arbetsvätska till gas inuti en veke, dra energi från det varma instrumentet som ska kylas. Efter lovande resultat på plats, ett team av forskare från Graphene Flagship syftar till att visa att beläggning av vekarna med grafen kan förbättra värmerörets effektivitet även under mikrogravitationsförhållanden.

För att testa de grafenbelagda vekarna i mikrogravitationsförhållanden, forskarna kommer att delta i en parabolflygning med låg gravitation som drivs av ESA i samarbete med Novespace. Genom att utföra en serie paraboliska manövrar, mikrogravitation simuleras under flygningen, och forskarna kommer att uppleva viktlöshet.

"Jag är riktigt exalterad, Jag har aldrig gjort något liknande förut, sa Dr Meganne Christian, en forskare vid CNR. "Att se det här materialet som vi har arbetat med så länge, äntligen arbeta under de förhållanden som vi vill att de ska vara riktigt spännande."

"Jag är exalterad över experimentet och ser fram emot att uppleva låg gravitation, " sa Dr Yarjan Samad, en forskare vid University of Cambridge. "Att utföra experimenten i mikrogravitation kommer att vara en utmaning, men vi har alla gjort mycket arbete och jag tror att vi kommer att få fantastiska resultat för att förbättra prestationen."

Experimentet är ett samarbete mellan Graphene Flagship-partners vid Microgravity Research Centre, Université libre de Bruxelles, Belgien; Cambridge Graphene Centre, Universitetet i Cambridge, STORBRITANNIEN; Institutet för organisk syntes och fotoreaktivitet och Institutet för mikroelektronik och mikrosystem, Italiens nationella forskningsråd (CNR), Italien; och Leonardo Spa, Italien, en global ledare inom flyg- verksamma inom rymdsystem och högteknologisk instrumenttillverkning och inom hanteringen av uppskjutnings- och omloppstjänster och satellittjänster.

Dr Marco Molina (Leonardo), sa "Vi är glada över att delta i experimentet och testa användningen av grafen för satellitslingor för högar för första gången. Att bemästra framväxande teknologier som grafen, och att använda dem för att utveckla spjutspetsprodukter är av yttersta vikt för ett företag som Leonardo, som bygger sin konkurrenskraft på innovation."

Lätta segel kan driva fram föremål i rymden med hjälp av tryck från ljus som lyser på en reflekterande yta. GrapheneX, ett team av doktorander från Delft Technical University (TU Delft), Nederländerna, har utvecklat ett experiment för att testa grafens potential för användning i lätt framdrivning, genom att lysa laserljus på fritt svävande grafenmembran i mikrogravitation. TU Delft Space Institute, Nederländerna, ger också stöd till GrapheneX-projektet.

"Om du vill göra ett solsegel är det mycket viktigt att materialen du gör segel av är väldigt lätt, sa Vera Janssen (TU Delft), en doktorand involverad i GrapheneX-projektet. "Den ultimata lättheten och styrkan är verkligen de största fördelarna med att använda grafen, "

Experimentet kommer att utföras vid ZARM Drop Tower i Bremen, Tyskland som en del av ESA Educations Drop Your Thesis! program, som uppmanar eleverna att föreslå idéer för mikrogravitationsexperiment. För att skapa extrema mikrogravitationsförhållanden, ner till en miljondel av jordens gravitationskraft, en kapsel som innehåller experimentet slungas upp och ner i det 146 meter höga tornet, vilket leder till 9,3 sekunders viktlöshet.

"Faciliteter som ZARM Drop Tower är något imponerande, i den skala de är och antalet saker som måste samverka för att kunna fungera ordentligt. Jag är väldigt hedrad över att åka dit, " sa Rocco Gaudenzi (TU Delft), ytterligare en doktorand som ingår i GrapheneX-teamet.

Dessa två ambitiösa experiment är en utmärkt demonstration av grafens olika potential, och kommer att lägga grunden för att vidga gränserna för grafenforskning.

Prof. Jari Kinaret (Chalmers tekniska högskola, Sverige), Direktör för flaggskeppet grafen, sa "Dessa två projekt exemplifierar den dubbla karaktären hos Graphene Flagship:loop heat pipe-projektet är inriktat på en specifik applikation, medan lättsegelprojektet är fast kopplat till grundforskning och bygger på den unika kombination av egenskaper som bara grafen kan erbjuda. Jag är särskilt stolt över det faktum att ett av dessa projekt initierades av studenter som arbetar på ett område som är helt frikopplat från rymdtillämpningar:detta visar kreativiteten hos nästa generations forskare, och visar de ibland överraskande kopplingarna mellan olika delar av vårt flaggskepp - eller kanske jag skulle säga rymdskepp?"

Prof. Andrea Ferrari (University of Cambridge), Science and Technology Officer för Graphene Flagship och ordförande för dess ledningspanel tillade "Detta är de första experimenten där grafen testas i nästan noll gravitationsförhållanden för rymdtillämpningar, och det första samarbetet mellan Graphene Flagship och European Space Agency, med en tydlig väg till applikationer, tack vare flaggskeppspartnern Leonardo, en världsledande flygindustri. Vi har redan en färdplan för att ta grafen vidare i rymdindustrin under de kommande två till fyra åren, med ytterligare två nollgravitationskampanjer som redan har bekräftats."