零重力石墨烯有望在太空獲得成功

圖為在飛行的Ferrari教授 圖片來源：劍橋大學

通過一系列激動人心的實驗，劍橋研究人員完成了石墨烯在太空空間中的失重測試。

劍橋石墨烯中心的研究人員首次在微重力條件下測試了石墨烯，這也是石墨烯旗艦和歐洲空間局之間合作的一部分。

研究人員為了測試石墨烯在衛星冷卻系統中的潛力，研究了拋物線飛行（也被稱為「嘔吐彗星」）中的失重 。

劍橋的石墨烯中心主任Andrea Ferrari教授說：「我們知道石墨烯有很多應用。早被研究人員認可的一個是空間應用，這是石墨烯首次在全球範圍內進行類似太空應用的測試。」Ferrari教授也是石墨烯旗艦科學技術官員和管理小組主席。

石墨烯是單原子厚的碳的同素異形體，具有獨特的性質，並引起了靈活的電子工業和快速數據通信領域的關注。石墨烯還能夠應用於增強結構材料和應用於水處理。它具有很高的導電性和導熱性，並且具有很好的強度和韌性。

在去年11月和12月進行的這項實驗中，研究人員主要是想利用石墨烯的優異熱性能來提高衛星冷卻系統的性能。

法拉利教授說：「我們在所謂的環熱管中使用石墨烯，它們是不需要任何機械部件即可移動液體的泵，因此不存在磨損，這對空間應用非常重要。」

Molina博士是該實驗的行業合作夥伴Leonardo的太空業務首席技術官。她補充說：「我們的目標是延長衛星和太空探測器的使用壽命，並改善其自主性，通過向環形熱管添加石墨烯可以使其更加可靠，也使衛星和太空探測器能夠在太空中自主運行。」

在循環熱管中，通過流體的蒸發和冷凝將熱電子系統的熱量輸送到太空中。而蒸發—冷凝循環的壓力迫使流體通過封閉系統，使其提供持續冷卻。

循環熱管的主要元件是金屬芯，其中的流體被蒸發成氣體。在這些實驗中，在金屬芯的表面塗覆上石墨烯，對改善熱管效率有兩個好處。首先，石墨烯優異的隔熱性能改善了從熱系統到芯部的傳熱。其次，石墨烯塗層的多孔結構增加了芯與流體的相互作用，並且改善了毛細管壓力，這就意味著液體可以更快地流過芯部。

圖為Yarjan Samad博士 圖片來源：石墨烯旗艦

塗覆有石墨烯的金屬芯在實驗室測試中取得了優異的結果後，又在飛機的類空間條件下進行了失重拋物線飛行測試。為了製造失重，飛機經歷了一系列拋物線操縱，每次操縱時失重為23秒。

劍橋石墨烯中心研究助理Yarjan Samad博士說：「感受失重確實是一次奇妙的經歷，但在飛機上也有的超重力時刻。我很興奮，但同時又有點緊張。甚至前一天晚上我都無法入睡。」

在飛行中，再次表現出優異的性能。與未處理的芯相比，石墨烯塗層芯具有更高效的傳熱和流體轉移能力。基於這些充滿希望的結果，研究人員正在進一步開發和優化用於真實空間條件的塗料。

Ferrari教授說：「下一步將是開始研製可以在衛星或空間站上運行的原型。」

文章來自phys.org，原文題目為：Zero gravity graphene promises success in space，由材料科技在線匯總整理。

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