Du projet au vaisseau spatial: deux expériences repoussent les limites du potentiel du graphène

D''une durée de 10 ans, l''initiative Graphene Flagship, partiellement financée par l''UE, a pour objectif d''exploiter le potentiel technologique du graphène et des matériaux en couche apparentés pour de futures applications. Les chercheurs de cette initiative ont récemment mené deux expériences destinées à évaluer, pour la première fois, la possibilité d''utiliser le graphène dans des applications spatiales. Ces expériences, réalisées en collaboration avec l''http://www.esa.int/ESA (Agence Spatiale Européenne) et d''autres partenaires, ont testé ce matériau dans des conditions d''apesanteur, en particulier pour la propulsion légère et pour des applications de gestion thermique, avec des résultats très prometteurs.

L''espace est-il la Nouvelle Frontière du graphène?

Grâce à ses propriétés thermiques, optiques, de résistance et de poids uniques, le graphène constitue un candidat idéal pour améliorer les performances des applications aérospatiales et satellitaires. Au cours d''une série d''expériences menées à la fin de l''année dernière, les chercheurs de Graphene Flagship ont étudié l''utilisation possible de ce matériau pour améliorer la propulsion spatiale, ainsi que pour les systèmes de gestion thermique et les caloducs en boucle.

Une équipe d''étudiants diplômés de l'' Université technique de Delft, aux Pays-Bas a utilisé les conditions de microgravité (un millionième de la force gravitationnelle de la Terre) de la tour de chute libre du ZARM, haute de 146 mètres, afin d''étudier l''utilisation du graphène pour les voiles solaires. L''équipe a conçu trois membranes en graphène flottant librement, qui ont été exposées à une pression de radiation générée par laser, afin d''observer comment elles réagissaient et la poussée pouvant être générée. Pour surmonter les difficultés techniques initiales, l''équipe a répété cette expérience à cinq reprises. Elle a obtenu près de 10 secondes d''apesanteur en catapultant dans le vide une capsule contenant le dispositif expérimental.

La deuxième expérience a étudié comment l''utilisation du graphène pourrait améliorer l''efficacité du transfert de chaleur dans les caloducs en boucle (des systèmes de refroidissement couramment utilisés dans les satellites) et améliorer leur durée de vie et leur autonomie. Les chercheurs ont remplacé les habituels revêtements métalliques poreux des éléments capillaires, situés dans le tuyau et utilisés pour refroidir le système en transférant la chaleur dans un fluide, par deux variétés de matériaux apparentés au graphène. Ceux-ci ont ensuite été testés dans le cadre de deux vols paraboliques de l''ESA en microgravité et en hypergravité, afin de déterminer s''ils présentaient une meilleure conductivité thermique. Au cours de chaque vol de trois heures, l''avion spécialement modifié a effectué 30 montées paraboliques et permis d''obtenir environ 25 secondes d''apesanteur pour chaque parabole.

Les résultats des deux expériences démontrent la polyvalence du graphène et les chercheurs étudient maintenant l''influence de la pression de radiation sur les voiles légères en graphène, tout en mettant au point des caloducs à base de graphène destinés à la commercialisation.

L''avenir repose sur des personnes et des produits innovants

Produit à partir d''une couche de carbone épaisse d''un atome seulement et se présentant sous la forme d''un réseau hexagonal bidimensionnel, le graphène est à la fois léger et solide (on considère qu''il est environ 200 fois plus résistant que l''acier). Il est d''autre part doté d''excellentes propriétés électriques, mécaniques, thermiques et optiques, tout en étant quasiment transparent. Ces caractéristiques en font un matériau extrêmement intéressant pour les scientifiques et ingénieurs cherchant à mettre au point toute une série de produits plus rapides, plus fins, plus résistants et plus souples.

Destinée à explorer le potentiel du graphène, qui pourrait révolutionner de nombreux secteurs industriels et générer ainsi de la croissance et de nouveaux emplois, l''initiative Graphene Flagship, d''une durée de 10 ans, est conçue pour représenter la totalité de la chaîne de valeur, depuis les composants jusqu''aux systèmes. Un consortium d''experts universitaires et industriels, comprenant environ 150 partenaires de 23 pays, coordonne et gère les divers volets de ses recherches. La Commission européenne y contribue directement par un financement, ainsi que par les travaux de projets financés par l''UE, tels que GRAPHENECORE 1.

Avec le temps, les résultats de cette initiative permettront de progresser vers le développement d''applications spécifiques. La mission de l''initiative de recherche consiste également à donner à des étudiants et de jeunes chercheurs la possibilité de suivre des formations et de participer à des recherches de pointe.

Pour plus d''informations, veuillez consulter:
Site web de The Graphene Flagship
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