I ricercatori e gli studenti di Graphene Flagship stanno preparando due esperimenti entusiasmanti in collaborazione con l'Agenzia Spaziale Europea (ESA) per verificare la fattibilità nell'utilizzo del grafene per applicazioni nello spazio. Entrambi gli esperimenti partiranno tra il 6 e il 17 novembre 2017, testando il grafene in condizioni di gravità zero per determinare il suo potenziale nelle applicazioni spaziali, tra cui la propulsione spaziale che sfrutta la pressione di radiazione e la gestione termica.

Graphene Flagship è un'iniziativa di ricerca paneuropea dedicata allo sviluppo di nuove tecnologie basate sul grafene, allotropo di carbonio con strato monoatomico ed eccellenti proprietà elettriche, meccaniche, termiche e ottiche. Un aspetto fondamentale di Graphene Flagship è la formazione degli studenti e dei giovani ricercatori. Questi ambiziosi esperimenti spaziali sono un'ottima opportunità per gli studenti e ricercatori di Flagship per acquisire nuove esperienze nella ricerca all'avanguardia.

Vele solari In un esperimento condotto interamente dagli studenti, un team di laureati di Graphene Flagship provenienti dalla Delft Technical University (TU Delft; Paesi Bassi) parteciperà al programma ESA Education's Drop Your Thesis

. Il loro progetto prevede l'utilizzo di condizioni di microgravità presso la ZARM Drop Tower (Brema, Germania) per testare il grafene per le vele solari. Proiettando la luce laser sulle membrane di grafene sospese del partner di Flagship Graphenea, l'esperimento testerà la quantità di spinta che può essere generata, il che potrebbe portare ad un nuovo modo di spostare i satelliti nello spazio usando la luce dei laser o del sole.

Il team di studenti - chiamato GrapheneX - è composto da Santiago Cartamil Bueno, Davide Stefani, Vera Janssen, Rocco Gaudenzi, tutti parte del gruppo di ricerca di Herre van der Zant a TU Delft. Santiago Cartamil Bueno, responsabile del progetto per il team GrapheneX, ha dichiarato: "Abbiamo diviso le mansioni all'interno del team e le cose stanno funzionando bene. Siamo molto ambiziosi sulla qualità degli esperimenti. Vogliamo fare un lavoro perfetto, quindi ci stiamo impegnando per creare un vero progetto scientifico".

Il programma di ESA, "Education's Drop Your Thesis

", offre agli studenti l'opportunità di progettare un esperimento per la ZARM Drop Tower di Brema, in Germania, che simula la bassa gravità e le condizioni di vuoto dello spazio. La ZARM Drop Tower, alta 146 m, crea condizioni estreme di microgravità, fino a un milionesimo della forza gravitazionale della terra. Nel vuoto, una capsula contenente l'esperimento viene catapultata su e giù per la torre, fornendo complessivamente 9,3 secondi di assenza di gravità.

Conosci il team dell'esperimento Vele Solari con un video su Youtube: video

Condotti termici satellitari Contemporaneamente, si svolgerà un esperimento che indaga su come il grafene possa migliorare l'efficienza nel trasferimento del calore nei loop heat pipe: sistemi di raffreddamento usati ampiamente in attrezzature satellitari e aerospaziali. L'esperimento è una collaborazione con i partner di Graphene Flagship presso il Microgravity Research Centre, Université libre de Bruxelles, Belgio; Cambridge Graphene Center, University of Cambridge, Regno Unito; Institute for Organic Synthesis and Photoreactivity, il Consiglio Nazionale delle Ricerche(CNR) e Leonardo Spa, leader globale nel settore aerospaziale, produttore di una varietà di componenti e sistemi per applicazioni spaziali.

Una parte significativa del loop heat pipe è lo stoppino, tipicamente in metallo poroso. In questo esperimento, gli stoppini saranno ricoperti con diversi tipi grafene per migliorare l'efficienza del condotto termico. Gli stoppini rivestiti saranno testati in un volo parabolico a bassa gravità effettuato dall'ESA in collaborazione con Novespace, Francia. Durante ogni volo, della durata di 3 ore, un aereo appositamente modificato effettuerà una serie di 30 ascensioni paraboliche con circa 25 secondi in assenza di gravità per ogni parabola. Sono coinvolti nell'esperimento i ricercatori di Graphene Flagship, Vanja Mišković e Fabio Iermano, entrambi operanti presso il Microgravity Research Centre, e Lucia Lombardi e Yarjan Samad, del Cambridge Graphene Centre. Oltre agli esperimenti a terra, i giovani ricercatori sperimenteranno l'assenza di gravità a bordo dei voli a bassa gravità nel mese di novembre. "Sono davvero eccitato perché questa sarà la mia prima esperienza in assenza di gravità", ha affermato Lombardi. "L'idea è quella di utilizzare il grafene per migliorare la conducibilità termica e la pressione capillare facendo crescere una spugna nei pori degli stoppini", ha aggiunto. "Vogliamo provare diversi tipi di rivestimenti, in quanto il grafene e l'ossido di grafene hanno proprietà diverse, ma speriamo di ottenere buoni risultati con entrambi", ha aggiunto Mišković. "Sono molto emozionato, so che sono poche le persone che hanno questa opportunità."

From Flagship to Spaceship Andrea Ferrari (Università di Cambridge), responsabile scientifico e tecnologico di Graphene Flagship e presidente del comitato di gestione, ha aggiunto: "Lo spazio è la nuova frontiera per Graphene Flagship. Questi esperimenti iniziali sperimenteranno la fattibilità dell'utilizzo di dispositivi integrati con il grafene per applicazioni spaziali. Le forze combinate di Graphene Flagship, dei suoi partner e dell'Agenzia Spaziale Europea, nonché del leader mondiale nelle applicazioni nel settore aerospaziale Leonardo, forniscono una solida base per raggiungere un livello di maturità tecnologica."

Jari Kinaret (Chalmers University of Technology, Svezia), direttore di Graphene Flagship, ha dichiarato: "Questi due progetti esemplificano il duplice carattere di Graphene Flagship: il progetto sul loop heat pipe sta puntando ad una specifica applicazione, mentre il progetto della vela solare è strettamente legato alla ricerca di base e si basa sulla combinazione di proprietà unica che solo il grafene può offrire. Sono particolarmente orgoglioso del fatto che uno di questi progetti è stato avviato da studenti che lavorano in un settore completamente sconnesso dalle applicazioni spaziali: ciò dimostra la creatività della prossima generazione di ricercatori e mostra i legami talvolta sorprendenti tra diverse parti della nostra organizzazione".

Per maggiori informazioni: graphene-flagship.eu

Autore: Sophia Lloyd