I en rad spännande experiment, Cambridge -forskare upplevde viktlöshetstester av grafens applikation i rymden.

Arbetar som en del av ett samarbete mellan Graphene Flagship och European Space Agency, forskare från Cambridge Graphene Center har testat grafen i mikrogravitationsförhållanden för första gången.

Testa grafens potential i kylsystem för satelliter, forskarna upplevde tyngdlöshet inuti en parabolisk flykt - även känd som "kräkekometen".

"Graphene som vi känner har många möjligheter. En av dem, kände igen tidigt, är rymdapplikationer, och detta är första gången som grafen har testats i rymdliknande applikationer, över hela världen, "sade professor Andrea Ferrari, Direktör för Cambridge Graphene Center.

Professor Ferrari är också vetenskaps- och teknikchef och ordförande i ledningsgruppen för Graphene Flagship.

Grafen-den enda atomen tjocka allotropen av kol-har en unik kombination av egenskaper som gör det intressant för applikationer från flexibel elektronik och snabb datakommunikation, till förbättrade strukturmaterial och vattenbehandlingar. Det är mycket elektriskt och termiskt ledande, samt stark och flexibel.

I detta experiment, genomfördes i november och december förra året, forskarna syftade till att förbättra prestanda för kylsystem vid användning i satelliter, använder sig av grafens utmärkta termiska egenskaper.

"Vi använder grafen i så kallade loop-heat-rör. Det här är pumpar som rör vätska utan att det behövs några mekaniska delar, så det finns inget slitage, vilket är mycket viktigt för rymdapplikationer, sa professor Ferrari.

"Vi siktar på en ökad livslängd och en förbättrad autonomi för satelliterna och rymdsonderna. Genom att lägga till grafen, vi kommer att ha ett mer pålitligt slingvärmeledning, kan arbeta självständigt i rymden, "tillade Dr. Marco Molina. Dr. Molina är teknisk teknisk chef för rymdbranschen i Leonardo, en branschpartner till experimentet.

I ett slinga-värmerör, avdunstning och kondensering av en vätska används för att transportera värme från heta elektroniska system ut i rymden. Trycket i förångningskondensationscykeln tvingar vätska genom de slutna systemen, ger kontinuerlig kylning.

Huvudelementet i slinga-värmeröret är den metalliska veken, där vätskan förångas till gas. I dessa experiment, den metalliska veken var belagd med grafen vilket gav två fördelar som förbättrar värmerörets effektivitet. För det första, grafens utmärkta termiska egenskaper förbättrar värmeöverföringen från de heta systemen till veken. För det andra, grafenbeläggningens porösa struktur ökar vekens interaktion med vätskan, och förbättrar kapillartrycket, vilket betyder att vätskan kan flöda genom veken snabbare.

Efter utmärkta resultat i laboratorietester, de grafenbelagda veken testades i rymdliknande förhållanden ombord på en Zero-G parabolisk flygning. För att skapa viktlöshet, planet genomgår en serie paraboliska manövrar, skapa upp till 23 sekunders viktlöshet i varje manöver.

"Det var verkligen en underbar upplevelse att känna viktlöshet, men också hypergravitationsmomenten i planet. Jag var väldigt upphetsad men samtidigt lite nervös. Jag kunde inte sova natten innan, "sa Dr Yarjan Samad, en forskningsassistent i Cambridge Graphene Center.

I flygningen, de grafenbelagda veken visar återigen utmärkt prestanda, med effektivare värme- och vätskeöverföring jämfört med de obehandlade veken. Baserat på dessa lovande resultat, forskarna fortsätter att utveckla och optimera beläggningarna för tillämpningar i verkliga rymdförhållanden.

"Nästa steg blir att börja arbeta med en prototyp som kan gå antingen på en satellit eller på rymdstationen, sa professor Ferrari.