零重力石墨烯有望在太空获得成功

图为在飞行的Ferrari教授图片来源：剑桥大学

通过一系列激动人心的实验，剑桥研究人员完成了石墨烯在太空空间中的失重测试。

剑桥石墨烯中心的研究人员首次在微重力条件下测试了石墨烯，这也是石墨烯旗舰和欧洲空间局之间合作的一部分。

研究人员为了测试石墨烯在卫星冷却系统中的潜力，研究了抛物线飞行（也被称为“呕吐彗星”）中的失重。

剑桥的石墨烯中心主任Andrea Ferrari教授说：“我们知道石墨烯有很多应用。早被研究人员认可的一个是空间应用，这是石墨烯首次在全球范围内进行类似太空应用的测试。”Ferrari教授也是石墨烯旗舰科学技术官员和管理小组主席。

石墨烯是单原子厚的碳的同素异形体，具有独特的性质，并引起了灵活的电子工业和快速数据通信领域的关注。石墨烯还能够应用于增强结构材料和应用于水处理。它具有很高的导电性和导热性，并且具有很好的强度和韧性。

在去年11月和12月进行的这项实验中，研究人员主要是想利用石墨烯的优异热性能来提高卫星冷却系统的性能。

法拉利教授说：“我们在所谓的环热管中使用石墨烯，它们是不需要任何机械部件即可移动液体的泵，因此不存在磨损，这对空间应用非常重要。”

Molina博士是该实验的行业合作伙伴Leonardo的太空业务首席技术官。她补充说：“我们的目标是延长卫星和太空探测器的使用寿命，并改善其自主性，通过向环形热管添加石墨烯可以使其更加可靠，也使卫星和太空探测器能够在太空中自主运行。”

在循环热管中，通过流体的蒸发和冷凝将热电子系统的热量输送到太空中。而蒸发—冷凝循环的压力迫使流体通过封闭系统，使其提供持续冷却。

循环热管的主要元件是金属芯，其中的流体被蒸发成气体。在这些实验中，在金属芯的表面涂覆上石墨烯，对改善热管效率有两个好处。首先，石墨烯优异的隔热性能改善了从热系统到芯部的传热。其次，石墨烯涂层的多孔结构增加了芯与流体的相互作用，并且改善了毛细管压力，这就意味着液体可以更快地流过芯部。

图为Yarjan Samad博士图片来源：石墨烯旗舰

涂覆有石墨烯的金属芯在实验室测试中取得了优异的结果后，又在飞机的类空间条件下进行了失重抛物线飞行测试。为了制造失重，飞机经历了一系列抛物线操纵，每次操纵时失重为23秒。

剑桥石墨烯中心研究助理Yarjan Samad博士说：“感受失重确实是一次奇妙的经历，但在飞机上也有的超重力时刻。我很兴奋，但同时又有点紧张。甚至前一天晚上我都无法入睡。”

在飞行中，再次表现出优异的性能。与未处理的芯相比，石墨烯涂层芯具有更高效的传热和流体转移能力。基于这些充满希望的结果，研究人员正在进一步开发和优化用于真实空间条件的涂料。

Ferrari教授说：“下一步将是开始研制可以在卫星或空间站上运行的原型。”

文章来自phys.org

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