Grafen har länge framhållits som ett undermaterial. Det har onekligen häpnadsväckande egenskaper - starkare än stål, en bättre elektrisk ledare än koppar och lättare än nästan allt annat med liknande egenskaper. Och även om det delvis har införts i rymdfartsteknik, finns det många användningsfall kvar där en ren form av materialet dramatiskt kan gynna rymdindustrin.
För att detaljera dessa möjligheter släppte en grupp forskare från den italienska rymdorganisationen nyligen en artikel i Nanomaterials som tittade på grafens roll i utforskning av rymden – och var det kan komma att göra en ännu större inverkan inom kort.
När den används i rymdteknik återvänder den helt enkelt till en plats där den redan finns naturligt. Forskning har visat att upp till 1,9 % av det interstellära mediumkolet är gjort av grafen. Den skapas under den destruktiva processen av en stjärna som går igenom sina dödsgångar och sprider sig över hela galaxen som en del av den processen.
Tyvärr är det inte särskilt lätt att återskapa en supernova här på jorden (fråga bara vilken kärnfysiker som helst). Och att skapa grafen här på jorden är inte heller lätt - åtminstone inte i den skala som krävs för att dess fulla materialegenskaper ska förverkligas. Men även lite grafen som tillsätts i mixen gör skillnad.
Vanligtvis kombinerar ingenjörer grafen med olika metaller och polymerer för rymdtillämpningar, vilket ger upphov till en klass av material som kallas nanokompositer. Även denna lilla mängd underverk kan ha betydande positiva fördelar för kompositresultatet – oavsett om det ökar dess värmeledningsförmåga eller styvhet. Vissa kompositer kan till och med användas som sensorer, med deras utgång som styr saker som raketpositionering.
Andra användningsfall, som solsegel, antenner och anti-slitagesystem, visar hur mångsidig grafen kan vara. Men vart går vi härifrån? Det finns fortfarande inget sätt att framgångsrikt tillverka ren grafen med de fysiska egenskaper vi önskar. Men det finns gott om forskning om hur man gör det.
Som med så många andra områden av vetenskaplig forskning på sistone, leder Kina ansvaret för att utveckla den metoden. Enligt tidningen kontrollerar Kina 71 % av de globala patenten på grafen, och åtta av de tio bästa universiteten som forskar om grafen finns i landet. Kina har också ett robust rymdprogram, men dess rymdekonomi är inte lika välutvecklad som USA eller EU, så det kan ta ett tag innan några framsteg i landet blir mer allmänt införlivade i rymdindustrin.
Mer information: Tanya Scalia et al, From Protosolar Space to Space Exploration:The Role of Graphene in Space Technology and Economy, Nanomaterials (2023). DOI:10.3390/nano13040680
Tillhandahålls av Universe Today