Vanwege zijn onderscheidende eigenschappen heeft grafeen zich bewezen als een baanbrekend materiaal voor een reeks industrieën en toepassingen. Het Graphene Flagship-initiatief is opgezet als Europa's grootste multi-stakeholder onderzoeksinitiatief ooit, om de toekomst van de technologie letterlijk vorm te geven.

Het 10-jarige grafeen-vlaggenschip, gedeeltelijk door de EU gefinancierd, werd opgericht om het technologische potentieel van grafeen en verwante gelaagde materialen te benutten voor toekomstige toepassingen. Onderzoeksleden van het initiatief hebben onlangs twee experimenten uitgevoerd om te beoordelen, Voor de eerste keer, de levensvatbaarheid van grafeen voor ruimtetoepassingen. de experimenten, in samenwerking met het Europees Ruimteagentschap en andere partners, testte het materiaal onder zwaartekrachtsloze omstandigheden, specifiek voor lichte voortstuwing en ook voor toepassingen met thermisch beheer, met zeer bemoedigende resultaten.

Is ruimtegrafeen de nieuwe grens?

De unieke thermische, licht, sterkte- en gewichtseigenschappen maken het een ideale kandidaat om de prestaties van ruimtevaart- en satelliettoepassingen te verbeteren. In een reeks experimenten die eind vorig jaar werden uitgevoerd, Graphene Flagship-onderzoekers keken specifiek naar mogelijk gebruik van het materiaal voor de verbetering van de voortstuwing van de ruimte, evenals thermische beheersystemen en lus-warmtepijpen.

Voor de experimenten met zonnezeilen, een team van afstudeerders van de TU Delft, Nederland profiteerde van de Duitse ZARM Drop Tower-microzwaartekracht van 146 meter (tot een miljoenste van de zwaartekracht van de aarde) om het gebruik van grafeen voor lichte zeilen te onderzoeken. Het team ontwierp vrij zwevende grafeenmembranen die vervolgens werden blootgesteld aan stralingsdruk van lasers, om te zien hoe ze reageerden en aan te geven hoeveel stuwkracht kon worden gegenereerd. Het team herhaalde het experiment gedurende vijf proeven om aanvankelijke technische problemen te overwinnen. Bijna 10 seconden gewichtloosheid werd bereikt door een capsule met het experiment in een vacuüm op en neer te katapulteren.

Het tweede experiment onderzocht hoe de warmteoverdracht in loop-warmtepijpen (koelsystemen die veelvuldig in satellieten worden gebruikt) efficiënter kan worden gemaakt, met een langere levensduur en autonomie, grafeen gebruiken. De metalen lonten in de pijp, gebruikt om warmte over te brengen in een vloeistof om het systeem te koelen, hadden hun gebruikelijke poreuze metaalcoatings vervangen door twee soorten grafeengerelateerde materialen. Deze werden vervolgens getest op verhoogde thermische geleidbaarheid tijdens twee parabolische microzwaartekracht- en hyperzwaartekracht-ESA-vluchten. Tijdens elke vlucht van 3 uur, het speciaal aangepaste vliegtuig ondernam 30 parabolische beklimmingen, het bereiken van ongeveer 25 seconden gewichtloosheid in elke parabool.

De resultaten van beide experimenten tonen de veelzijdigheid van grafeen aan en de betrokken onderzoekers onderzoeken nu verder de invloed van stralingsdruk op grafeenlichtzeilen en ontwikkelen in de handel verkrijgbare op grafeen gebaseerde warmtepijpen.

De toekomst ligt bij innovatieve mensen, evenals producten

Geproduceerd uit een koolstoflaag van slechts één atoom dik, als een tweedimensionaal hexagonaal rooster is grafeen zowel licht als sterk (naar verluidt ongeveer 200 keer sterker dan staal). Aanvullend, het heeft uitstekende elektrische, mechanisch, thermische en optische eigenschappen, maar ook bijna transparant. Deze eigenschappen maken het een buitengewoon interessant materiaal voor wetenschappers en ingenieurs die de ontwikkeling van een breed scala aan snellere, dunner, sterkere en flexibelere producten.

Om het potentieel van grafeen te onderzoeken om een ​​revolutie teweeg te brengen in meerdere industrieën, het genereren van economische groei en nieuwe werkgelegenheid, het 10-jarige Graphene Flagship is ontworpen om de hele waardeketen te vertegenwoordigen, van materialen, aan componenten en systemen. Een consortium van academische en industriële experts van ongeveer 150 partners, in 23 landen, haar verschillende onderzoekslijnen coördineren en uitvoeren. De Europese Commissie draagt ​​rechtstreeks bij via financiering, samen met onderzoeksresultaten van door de EU gefinancierde projecten zoals GRAPHENECORE 1.

Overuren, projectresultaten zullen de inspanningen op weg naar specifieke toepassingen voor ontwikkeling bevorderen. Aanvullend, de missie van het onderzoeksinitiatief is om studenten en jonge onderzoekers opleiding en baanbrekende onderzoeksmogelijkheden te bieden.