| 歐盟“石墨烯旗艦計劃”兩項新實驗推進石墨烯發(fā)展 |
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由于具有獨特的屬性，石墨烯一直以來都被認為是能徹底改變工業(yè)和技術應用現(xiàn)狀的顛覆性材料。歐盟“石墨烯旗艦計劃”是歐洲有史以來最大的多方合作研究計劃，旨在塑造石墨烯技術的未來。在歐盟的資助下，“石墨烯旗艦計劃”已經運行了10年，一直致力于開發(fā)能使石墨烯和相關層狀材料應用于未來的潛在技術。最近，負責該計劃的研究人員通過兩個實驗，首次驗證了石墨烯在未來空間領域應用的巨大潛力和可行性。這兩個實驗是歐盟與歐空局及其它研究機構共同合作完成的。實驗在零重力條件下驗證了石墨烯材料在光推進和熱管理方面的應用能力，并得到了十分鼓舞人心的結果。
石墨烯獨特的電、熱、光、強度和重量特性使其成為提升航空航天及衛(wèi)星應用能力的理想選擇。在去年年底進行的一系列實驗中，“石墨烯旗艦計劃”的研究人員專門研究了利用石墨烯材料改進空間推進技術，以及提升熱管理系統(tǒng)和循環(huán)熱管性能的可行性。
在第一項太陽帆實驗中，荷蘭代爾夫特技術大學研究團隊利用德國不來梅應用空間技術和微重力中心(ZARM)146米的下降塔，在微重力條件下（地球引力的100萬分之一），研究石墨烯在光帆中的使用情況。研究人員首先設計出可自由漂浮的石墨烯膜，然后將其暴露在激光的輻射壓力下進行觀察，并測量所產生的推力大小。為了克服最初的技術困難，研究小組重復進行了5次實驗。實驗中，內含石墨烯膜的膠囊通過下彈射的方式，在真空失重狀態(tài)下維持了約10秒鐘。
第二項實驗研究了利用石墨烯提升循環(huán)熱管(衛(wèi)星中廣泛使用的冷卻系統(tǒng))熱傳導效率、延長其使用壽命及增強其自主性的方法。傳統(tǒng)管道中含有的具備多孔金屬涂層的金屬芯，可將熱量傳導到液體中以實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的冷卻。在新實驗中研究人員用兩種新型石墨烯材料替代了多孔金屬涂層。經過拋物線微重力和超重飛行測試，發(fā)現(xiàn)經石墨烯改進的熱管導熱率得到了顯著提升。每個飛行測試的時長為3小時，經石墨烯改裝的飛行器要在實驗過程中完成30次拋物線爬升，且每次爬升過程都要保持大約25秒的失重狀態(tài)。
這兩項實驗結果都驗證了石墨烯的多功能特性，目前，研究人員正在進一步研究輻射壓力對石墨烯光帆的影響，以及開發(fā)能滿足商業(yè)應用的石墨烯熱管。
石墨烯碳層僅有單原子厚度，二維六邊形的晶格結構使其既輕薄又堅固(強度約為鋼的200倍)。此外，石墨烯還具有優(yōu)良的電、光、熱和機械性能，且?guī)缀跏峭该鞯摹Ｋ羞@些特性使石墨烯成為科學家和工程師們爭相開展研究的明星材料，以追求速度更快、厚度更薄、強度更強且更加柔韌新型電子產品。
為探索石墨烯的應用潛力，使多個行業(yè)發(fā)生徹底的變革，促進經濟增長和就業(yè)，10年來，“石墨烯旗艦計劃”覆蓋了從材料到器件和系統(tǒng)的整個價值鏈體系。由來自23個國家的約150個合作機構組成的學術及行業(yè)專家聯(lián)盟，協(xié)調并掌控著該計劃在各個分支研究領域的正常運行。歐盟委員會則通過直接資助或以歐盟資助項目(如GRAPHENECORE 1項目)研究成果的形式對該計劃提供支持。
隨著時間的推移，“石墨烯旗艦計劃”的成果將會為推動石墨烯特定應用開發(fā)繼續(xù)做出貢獻。此外，“石墨烯旗艦計劃”的另一個重大使命是為學生和年輕科研人員提供科研培訓的平臺和接觸前沿科學研究機會。
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