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- 發布時間2017-12-22 18:17
- 發布人金彩集團
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石墨烯旗艦項目與(yu)歐洲航(hang)天局之間進(jin)(jin)行了成功的(de)合作，對石墨烯進(jin)(jin)行了兩種不同(tong)的(de)空間應用測試，并(bing)且得(de)到了非常喜人的(de)結果。基于這(zhe)些(xie)結果，旗艦項目將繼續深入(ru)研(yan)究，以開發能(neng)夠用于太(tai)空的(de)石墨烯器(qi)件(jian)。
圖為石墨烯旗(qi)艦項目(mu)中，研究(jiu)人員(yuan)進(jin)行微重力實驗所使用的飛機(ji)。Novespace公(gong)司負責管理(li)操(cao)作，通(tong)過在飛(fei)機內(nei)創(chuang)造(zao)零重力條(tiao)件以進行特殊的試驗。
石墨烯旗艦項目(mu)的科學技術官員(yuan)、英國劍橋大學教授(shou)Andrea Ferrari表示：“正如我們所知，石墨烯在很多方面應用廣泛，其中就包括太空應用（早期就被人們意識到）。此次在模擬太空環境的條件下對石墨烯進行應用測試在全世界范圍內還是第一次。”
石墨烯優異的(de)熱(re)特(te)性有(you)望提高環路熱(re)管(guan)（航(hang)空(kong)航(hang)天和衛星應用(yong)(yong)中使用(yong)(yong)的(de)熱(re)控制系統）的(de)工作(zuo)性能。同(tong)時，石墨烯重(zhong)量(liang)輕，能夠與(yu)光發生強烈的(de)相(xiang)互作(zuo)用(yong)(yong)，因此其也可用(yong)(yong)于太空(kong)推(tui)進(jin)。石墨烯旗艦項目在2017年11月和12月的試驗中對這兩個方面的應用進行了測試。
環路熱管的主要元件是金屬芯，其將熱量從熱物體轉移到流動液體中以冷卻系統。研究者對兩種不同類型的石墨烯進行了測試。測試工作由比利時布魯塞爾自由大學微重力研究中心（Microgravity Research Center）、英國劍橋大學劍橋石墨烯中心；意大利國家研究理事會（CNR）的有機合成與光反應研究所、微電子與微系統研究所；同時還有意大利的行業合作伙伴萊昂納多?斯帕（Leonardo Spa）（其是航空航天領域的全球領導者，主要經營航天系統和高科技儀器制造業務以及發射和在軌服務、衛星服務的管理）共同合作完成。
萊昂納多空間業務(wu)的首席技術官Marco Molina博士說：“我們的目標是延長衛星和太空探測器的使用壽命，并提高其自主性。通過添加石墨烯，我們可以獲得更加可靠的環路熱管——能夠在太空中自主運行。”
在實驗室的測試(shi)中取得良好的結果后，研(yan)究人員又在11月和12月對環路熱管的金屬芯進行了兩次ESA拋物線飛行試驗。Ferrari 教授補充道：“我們已經完成了實驗室里的測試，結果喜人。考慮到這些器件將用在衛星中，因此，我們需要模擬衛星的發射條件，從而了解芯片在低重力條件以及超重力條件下的性能。”
在拋物線飛行(xing)條件(jian)下(xia)進行(xing)微重力實驗的布魯塞爾自由大學(xue)的學(xue)生Vanja Miskovic感嘆道：“這真是太神奇了。這種感覺令人難以置信。在這種條件下進行實驗不僅非常有趣，而且還能享受自由浮動的樂趣。整個實驗過程都棒極了(le)。”
拋物線飛行試驗的結果證實了金屬芯性能的提高，因此石墨烯旗艦項目將繼續研發基于石墨烯的環路熱管，以期實現商業化生產。石墨烯旗艦項目副總監Vincenzo Palermo（CNR）說道：“我認為這是表現旗艦項目工作方式的一個很好的例子：將三個學術合作伙伴和一個擁有明確發展目標的大行業凝聚在一起。目前，我們已經完成了對該設備原理及核心部件的測試工作。下一步將優化整個設備，并制備出能夠在衛星上工作的完整的環路熱管。”
由(you)來自(zi)荷蘭(lan)代爾(er)夫特工業大學(xue)（TU Delft）的一個博士生團隊進行石墨烯在太空推進方面的測試工作。他們參加了歐洲空間局（ESA）組織的“放棄你的論文！”活動，從而獲得了在德國不來梅的ZARM Drop Tower進行微重力實驗的機會。為了創造極端微重力條件——僅為地球重力的百萬分之一，一個裝有實驗裝置的太空艙在146米高的塔上上下彈射，期間會產生9.3秒的失重。荷蘭代爾夫特空間研究院也為GrapheneX團隊提供了支持。
這個名為GrapheneX的團隊設計進行了一個實驗，用來測試石墨烯在太陽能帆板中的使用情況，試驗中用到的能夠自由活動的石墨烯膜由旗艦項目的合作伙伴Graphenea提供。這一想法主要是為了測試石墨烯膜在激光輻射壓力下的性能。從2017年11月13日至17日，實驗總共進行了五次。
GrapheneX團(tuan)隊的成員Rocco Gaudenzi說：“我們的試(shi)驗就像是(shi)(shi)一(yi)個(ge)復雜的‘鐘表(biao)裝置’，每一(yi)步(bu)都必(bi)須(xu)按順(shun)序、在(zai)正確的時間(jian)進行（實(shi)現無縫銜接）。一(yi)般地，需(xu)要完全(quan)重新(xin)建立這樣一(yi)個(ge)‘鐘表(biao)裝置’的情況很少發(fa)生，而(er)且試(shi)驗不是(shi)(shi)在(zai)普通(tong)條件下(xia)進行——而(er)是(shi)(shi)在(zai)發(fa)射期間(jian)。”
該團隊(dui)努力的工(gong)作以保證試驗取得成功。GrapheneX團隊成員Davide Stefani表示：“盡管最初我們遇到了技術方面的困難，但我們在最短的時間內弄清楚了出現的問題并將其解決，使整個試驗回到了正軌。我們對實驗的結果非常滿意，因為我們觀察到了由激光誘導產生的石墨烯帆板的運動。最重要的是我們獲得了非常棒的經驗！”
GrapheneX團(tuan)(tuan)隊負責人Santiago J. Cartamil-Bueno表示(shi)，經驗(yan)(yan)和結果對團(tuan)(tuan)隊而言都(dou)具有(you)很大的(de)價值。他(ta)說：“最重要的(de)一點是(shi)，這讓(rang)人們(men)懂得了(le)(le)：事(shi)情總會發(fa)生，你需要做(zuo)好適應或改(gai)變它的(de)準(zhun)備(bei)(bei)。我認為(wei)在一天(tian)結束的(de)時候，一切都(dou)成為(wei)了(le)(le)經驗(yan)(yan)；你只需要不斷創造(zao)新的(de)挑戰，并從中吸取教訓，同時準(zhun)備(bei)(bei)好獲(huo)得更(geng)多的(de)經驗(yan)(yan)，然后進入下一個階段。”
盡管(guan)GrapheneX團隊的試驗已經完成，但是該團隊正在考慮進一步的測試項目，以繼續探索輻射壓力對石墨烯帆板的影響。這將作為他們的一個新的、具有野心的研究項目的一部分。
這兩個項目的(de)(de)(de)結果證明了石墨烯的(de)(de)(de)多功能性，是拓(tuo)展石墨烯研究(jiu)領(ling)域的(de)(de)(de)第一(yi)步。
資料(liao)來(lai)源：sciencedaily、材料科技在線
