Science >> Wetenschap >  >> nanotechnologie

Onderzoekers kijken naar de rol van grafeen in de ruimtetechnologie

Credit:De Helixnevel -NASA, NOAO, ESA, het Hubble Helix Nebula Team, M. Meixner, STScI, &T.A. Rector, NRAO

Grafeen wordt al lang naar voren geschoven als een wondermateriaal. Het heeft onmiskenbaar verbazingwekkende eigenschappen:sterker dan staal, een betere elektrische geleider dan koper en lichter dan vrijwel alles met vergelijkbare eigenschappen. En hoewel het gedeeltelijk is overgenomen in ruimtevaarttechnologieën, blijven er nog veel gebruiksscenario's bestaan ​​waarin een pure vorm van het materiaal de ruimtevaartindustrie dramatisch ten goede zou kunnen komen.



Om deze mogelijkheden in detail te beschrijven, heeft een groep wetenschappers van de Italiaanse ruimtevaartorganisatie onlangs een artikel gepubliceerd in Nanomaterials waarin gekeken werd naar de rol van grafeen in de verkenning van de ruimte – en waar het binnenkort een nog grotere impact zou kunnen hebben.

Wanneer het in de ruimtevaarttechnologie wordt gebruikt, keert het simpelweg terug naar een plek waar het op natuurlijke wijze al bestaat. Onderzoek heeft aangetoond dat tot 1,9% van de interstellaire mediumkoolstof uit grafeen bestaat. Het ontstaat tijdens het destructieve proces van een ster die zijn doodsstrijd doormaakt en verspreidt zich als onderdeel van dat proces door de Melkweg.

Helaas is het opnieuw creëren van een supernova hier op aarde niet bijzonder eenvoudig (vraag het maar aan een willekeurige kernfysicus). En het maken van grafeen hier op aarde is ook niet eenvoudig – althans niet op de schaal die nodig is om de volledige materiaaleigenschappen ervan te realiseren. Maar zelfs een beetje grafeen dat aan de mix wordt toegevoegd, maakt een verschil.

Normaal gesproken combineren ingenieurs grafeen met verschillende metalen en polymeren voor ruimtetoepassingen, waardoor een klasse materialen ontstaat die bekend staat als nanocomposieten. Zelfs deze kleine hoeveelheid wondermateriaal kan aanzienlijke positieve voordelen hebben voor het samengestelde resultaat, of het nu gaat om het vergroten van de thermische geleidbaarheid of de stijfheid. Sommige composieten kunnen zelfs als sensoren worden gebruikt, waarbij hun output zaken als raketpositionering regelt.

De huidige problemen bij de effectieve productie van grafeen. Credit:Verge Science YouTube-kanaal

Andere gebruiksscenario's, zoals zonnezeilen, antennes en anti-slijtagesystemen, laten zien hoe veelzijdig grafeen kan zijn. Maar waar gaan we heen vanaf hier? Er is nog steeds geen manier om met succes puur grafeen te maken met de fysieke eigenschappen die we wensen. Maar er is voldoende onderzoek gedaan naar hoe je dat kunt doen.

Credit:Nixene Publishing YouTube-kanaal

Zoals met zoveel andere gebieden van wetenschappelijk onderzoek de laatste tijd, loopt China voorop bij de ontwikkeling van die methodologie. Volgens het artikel controleert China 71% van de wereldwijde patenten op grafeen, en zijn acht van de tien grootste universiteiten die onderzoek doen naar grafeen in het land gevestigd. China heeft ook een robuust ruimtevaartprogramma, maar zijn ruimtevaarteconomie is niet zo goed ontwikkeld als de VS of de EU, dus het kan een tijdje duren voordat enige vooruitgang in het land op grotere schaal wordt overgenomen in de ruimtevaartindustrie.

Meer informatie: Tanya Scalia et al, Van protosolaire ruimte tot ruimteverkenning:de rol van grafeen in ruimtetechnologie en economie, Nanomaterialen (2023). DOI:10.3390/nano13040680

Aangeboden door Universe Today