En raison de ses propriétés distinctives, le graphène a été présenté comme un matériau révolutionnaire pour une gamme d'industries et d'applications. L'initiative Graphene Flagship a été créée comme la plus grande initiative de recherche multipartite en Europe, pour façonner littéralement l'avenir de la technologie.

Le Flagship du graphène depuis 10 ans, financé en partie par l'UE, a été mis en place pour exploiter le potentiel technologique du graphène et des matériaux en couches connexes pour des applications futures. Les chercheurs membres de l'initiative ont récemment mené deux expériences pour évaluer, pour la première fois, la viabilité du graphène pour les applications spatiales. Les expérimentations, en collaboration avec l'Agence spatiale européenne et d'autres partenaires, testé le matériau dans des conditions d'apesanteur spécifiquement pour la propulsion légère mais aussi pour les applications de gestion thermique, avec des résultats très encourageants.

La nouvelle frontière du graphène spatial ?

Thermique unique du graphène, léger, les propriétés de résistance et de poids en font un candidat idéal pour améliorer les performances des applications aérospatiales et satellitaires. Dans une série d'expériences menées à la fin de l'année dernière, Les chercheurs de Graphene Flagship se sont penchés spécifiquement sur l'utilisation possible du matériau pour l'amélioration de la propulsion spatiale, ainsi que des systèmes de gestion thermique et des caloducs en boucle.

Pour les expériences de voile solaire, une équipe d'étudiants diplômés de l'Université technique de Delft, Les Pays-Bas ont profité des conditions de microgravité de la tour de chute ZARM de 146 mètres de l'Allemagne (jusqu'à un millionième de la force gravitationnelle de la Terre) pour étudier l'utilisation du graphène pour les voiles légères. L'équipe a conçu des membranes de graphène flottantes qui ont ensuite été exposées à la pression de rayonnement des lasers, pour voir comment ils ont réagi et indiquer quelle poussée pourrait être générée. L'équipe a répété l'expérience sur cinq essais pour surmonter les difficultés techniques initiales. Près de 10 secondes d'apesanteur ont été obtenues en catapultant une capsule contenant l'expérience vers le haut et vers le bas dans le vide.

La deuxième expérience a exploré comment le transfert de chaleur dans les caloducs en boucle (systèmes de refroidissement largement utilisés dans les satellites) pourrait être rendu plus efficace, avec une durée de vie et une autonomie accrues, à l'aide de graphène. Les mèches métalliques dans le tuyau, utilisé pour transférer de la chaleur dans un fluide pour refroidir le système, leurs revêtements métalliques poreux habituels ont été remplacés par deux types de matériaux liés au graphène. Ceux-ci ont ensuite été testés pour une conductivité thermique accrue au cours de deux vols paraboliques en microgravité et en hypergravité de l'ESA. Au cours de chaque vol de 3 heures, l'avion spécialement modifié a effectué 30 ascensions paraboliques, atteindre environ 25 secondes d'apesanteur dans chaque parabole.

Les résultats des deux expériences démontrent la polyvalence du graphène et les chercheurs impliqués étudient maintenant davantage l'influence de la pression de rayonnement sur les voiles légères en graphène ainsi que le développement de caloducs à base de graphène disponibles dans le commerce.

L'avenir appartient aux personnes innovantes, ainsi que des produits

Fabriqué à partir d'une couche de carbone d'une épaisseur d'un atome seulement, en tant que réseau hexagonal bidimensionnel, le graphène est à la fois léger et résistant (il serait environ 200 fois plus résistant que l'acier). En outre, il a une excellente électricité, mécanique, propriétés thermiques et optiques, en plus d'être presque transparent. Ces caractéristiques en font un matériau extrêmement intéressant pour les scientifiques et les ingénieurs poursuivant le développement d'une large gamme de plus mince, produits plus solides et plus flexibles.

Pour explorer le potentiel du graphène à révolutionner de multiples industries, générer de la croissance économique et de nouveaux emplois, le Graphene Flagship à 10 ans est conçu pour représenter l'ensemble de la chaîne de valeur des matériaux, aux composants et aux systèmes. Un consortium d'experts académiques et industriels d'environ 150 partenaires, dans 23 pays, coordonner et animer ses différents axes de recherche. La Commission européenne contribue directement par le financement, ainsi que les résultats de recherche de projets financés par l'UE tels que GRAPHENECORE 1.

Heures supplémentaires, les résultats du projet feront progresser les efforts vers des applications spécifiques pour le développement. En outre, la mission de l'initiative de recherche est d'offrir des possibilités de formation et de recherche de pointe aux étudiants et aux jeunes chercheurs.