Devido às suas propriedades distintas, o grafeno tem sido considerado um material revolucionário para uma variedade de indústrias e aplicações. A iniciativa Graphene Flagship foi criada como a maior iniciativa de pesquisa multissetorial da Europa, para moldar literalmente o futuro da tecnologia.

O carro-chefe do grafeno de 10 anos, parcialmente financiado pela UE, foi criado para explorar o potencial tecnológico do grafeno e materiais em camadas relacionados para aplicações futuras. Membros de pesquisa da iniciativa recentemente conduziram dois experimentos para avaliar, pela primeira vez, a viabilidade do grafeno para aplicações espaciais. Os experimentos, em colaboração com a Agência Espacial Europeia e outros parceiros, testou o material sob condições de gravidade zero especificamente para propulsão leve e também para aplicações de gerenciamento térmico, com resultados muito encorajadores.

É a nova fronteira do grafeno espacial?

Térmica única do grafeno, luz, as propriedades de força e peso o tornam um candidato ideal para melhorar o desempenho de aplicações aeroespaciais e de satélite. Em uma série de experimentos realizados no final do ano passado, Os pesquisadores da Graphene Flagship analisaram especificamente o possível uso do material para a melhoria da propulsão espacial, bem como sistemas de gerenciamento térmico e tubos de calor de loop.

Para os experimentos de vela solar, uma equipe de alunos de pós-graduação da Delft Technical University, A Holanda aproveitou as condições de microgravidade da Torre de Queda ZARM de 146 metros da Alemanha (até um milionésimo da força gravitacional da Terra) para investigar o uso de grafeno para velas leves. A equipe projetou membranas de grafeno flutuantes que foram então expostas à pressão de radiação de lasers, para ver como eles reagiram e indicar quanto impulso poderia ser gerado. A equipe repetiu o experimento em cinco tentativas para superar as dificuldades técnicas iniciais. Quase 10 segundos de ausência de peso foram alcançados catapultando uma cápsula contendo o experimento para cima e para baixo no vácuo.

O segundo experimento explorou como a transferência de calor em tubos de calor em circuito (sistemas de resfriamento usados ​​extensivamente em satélites) poderia ser mais eficiente, com maior vida útil e autonomia, usando grafeno. As mechas metálicas no tubo, usado para transferir calor em um fluido para resfriar o sistema, tiveram seus revestimentos metálicos porosos usuais substituídos por dois tipos de materiais relacionados ao grafeno. Estes foram então testados para aumento da condutividade térmica durante dois voos ESA de microgravidade parabólica e hipergravidade. Durante cada vôo de 3 horas, o avião especialmente modificado realizou 30 ascensões parabólicas, alcançando cerca de 25 segundos de gravidade zero em cada parábola.

Os resultados de ambos os experimentos demonstram a versatilidade do grafeno e os pesquisadores envolvidos estão agora investigando a influência da pressão da radiação nas velas leves de grafeno, bem como desenvolvendo tubos de calor à base de grafeno disponíveis comercialmente.

O futuro está com pessoas inovadoras, bem como produtos

Produzido a partir de uma camada de carbono com apenas um átomo de espessura, como uma rede hexagonal bidimensional, o grafeno é leve e forte (considerado cerca de 200 vezes mais forte que o aço). Adicionalmente, tem excelente eletricidade, mecânico, propriedades térmicas e ópticas, além de ser quase transparente. Essas características o tornam um material extremamente interessante para cientistas e engenheiros que buscam o desenvolvimento de uma ampla gama de produtos mais rápidos, mais fino, produtos mais fortes e flexíveis.

Para explorar o potencial do grafeno para revolucionar várias indústrias, gerando crescimento econômico e novos empregos, o Graphene Flagship de 10 anos é projetado para representar toda a cadeia de valor de materiais, a componentes e sistemas. Um consórcio de especialistas acadêmicos e da indústria de cerca de 150 parceiros, em 23 países, coordenar e executar suas várias vertentes de pesquisa. A Comissão Europeia contribui diretamente através de financiamento, juntamente com resultados de pesquisas de projetos financiados pela UE, como GRAPHENECORE 1.

Hora extra, os resultados do projeto irão progredir nos esforços em direção a aplicações específicas para o desenvolvimento. Adicionalmente, A missão da iniciativa de pesquisa é fornecer treinamento e oportunidades de pesquisa de ponta para estudantes e jovens pesquisadores.