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Nutzung von Graphen zur Unterstützung der zukünftigen Weltraumforschung

Wissenschaftler haben begonnen, neuartige graphenbasierte Wärmekontrollsysteme für Weltraumanwendungen zu testen.

Weltraum

Mit seinen einzigartigen Eigenschaften wie Stärke, Dünne, geringes Gewicht und thermische und elektrische Leitfähigkeit gilt Graphen für zahlreiche Industrien als potenziell revolutionäres Material. Von der Informatik bis hin zu biomedizinischen Technologien, von Solarzellen bis hin zu tragbaren Geräten wird dieses Material – bestehend aus wabenförmigen Kohlenstoffmembranen, die nur so dick wie ein einzelnes Atom sind – bereits in verschiedenen Sektoren und Anwendungen getestet. Mit der Unterstützung durch die auf zehn Jahre ausgelegte EU-Initiative Graphene Flagship hat ein Forscherteam Schwerelosigkeitstests mit Parabelflügen gestartet, um graphenbasierte Wärmekontrollsysteme für Weltraumanwendungen zu testen. In einer Pressemitteilung auf der Projektwebsite heißt es, dass Wärmekontrolle für Systeme wie Satelliten und andere Geräte sehr wichtig ist, um im Weltraum richtig zu funktionieren. „Loop-Wärmerohre kühlen elektronische Geräte und Instrumente ab, indem sie die Wärme, die diese erzeugen, nutzen, um die Verdampfung einer Flüssigkeit in einer Dochtstruktur zu bewirken. Diese Dochtstruktur besteht üblicherweise aus porösem Metall. Bei diesem Experiment wird die Dochtstruktur mit Graphen beschichtet, um die Wärmeübertragung zwischen den elektronischen Einheiten und der Flüssigkeit zu verbessern.“ Neues Experiment Laut derselben Pressemitteilung sind die Flugtests Teil einer dritten Versuchskampagne mit Schwerelosigkeit, die an zwei vorhergehende Kampagnen im Jahr 2017 anschließt; diese hätten gezeigt, dass Graphen die Leistung von Loop-Wärmerohren verbessern könnte. „Im Rahmen dieser Versuchskampagne mit Schwerelosigkeit wird ein hochentwickeltes Gerät mit einem höheren Technologiereifegrad getestet, als ein weiterer Schritt in Richtung Weltraumanwendungen.“ Carlo Iorio, leitender Forscher beim Projektpartner Université libre de Bruxelles und Koordinator der Experimente mit Schwerelosigkeit, spricht über eine Forschungsraketenkampagne, die im nordschwedischen Kiruna stattfinden soll. „Bei der Raketenkampagne haben unsere Forscher sechs Minuten Mikrogravitation. In dieser Zeit werden wir grundlegende Aspekte von Graphen-Lösungen testen, die gleichen, die zur Vorbereitung der Wärmekontrollsysteme genutzt werden, wesentliche Tools für die Zukunft der Weltraumforschung.“ Gesamte Wertschöpfungskette Die zweite Phase der Forschungsinitiative Graphene Flagship umfasste das Projekt GrapheneCore1 (Graphene-based disruptive technologies), welches 2018 endete. Auf CORDIS heißt es, dass diese dritte Phase der Initiative „auf den Ergebnissen aufbaut, die in der Anlaufphase (2013-2016) und im Rahmen des ersten Kernprojekts (2016-2018) erreicht wurden, und in dem Zeitraum April 2018 bis März 2020 läuft.“ Beim 2018 gestarteten Projekt GrapheneCore2 (Graphene Flagship Core Project 2) werden weitere Komponenten in größere Systeme integriert. Graphene Flagship deckt die gesamte Wertschöpfungskette ab, von den Materialien bis hin zu den Komponenten und Systemen. Es wurde 2013 ins Leben gerufen, um Graphen bis 2023 aus dem Bereich der wissenschaftlichen Labore in kommerzielle Anwendungen zu bringen. Das Kernkonsortium von Graphene Flagship besteht aus mehr als 150 Experten aus Wissenschaft und Industrie aus 23 Ländern. Assoziierte Mitglieder leisten ebenfalls Beiträge zu den verschiedenen Forschungssträngen. Graphene Flagship gehört zu den EU-„Flaggschiffen“ künftiger und neu entstehender Technologien (Future and Emerging Technology Flagships, FET-Flagships), mit denen wichtige wissenschaftliche und technologische Herausforderungen angegangen werden. Weitere Informationen: Graphene Flagship-Website

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