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Posté par Redbran le Jeudi 18/01/2018 à 12:00
Du projet au vaisseau spatial: deux expériences repoussent les limites du potentiel du graphène

Illustration: Graphene Flagship
Du fait de ses propriétés originales, le graphène est considéré comme un matériau révolutionnaire dans de nombreux secteurs et applications. L'initiative Graphene Flagship, la plus grande initiative de recherche multipartite jamais entreprise en Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme l’extrémité occidentale du continent eurasiatique,...), a pour objectif de façonner littéralement l'avenir de la technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :).

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 (La propulsion est le principe qui permet à un corps de se mouvoir dans son espace environnant. Elle fait appel à un propulseur qui transforme en force motrice...) légère et pour des applications de gestion thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de chaleur suivant...), 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 (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la Terre sur un corps massique en raison uniquement du voisinage de la Terre. Elle est égale à l'opposé de la résultante des...) 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 (Cet article présente le concept de propulsion spatiale, c'est-à-dire tout système permettant de déplacer un véhicule spatial que ce soit du sol vers l'espace ou bien directement dans l'espace pour...), 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 (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale « cardinale » équivalent au courage...) 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 (Les Voiles sont l’une des 88 constellations du ciel, visible essentiellement de l’hémisphère sud. Incluse à l’origine par Ptolémée dans l’immense constellation du...) solaires. L'équipe a conçu trois membranes en graphène flottant librement, qui ont été exposées à une pression de radiation (La pression de radiation est la pression exercée sur une surface exposée à un rayonnement électromagnétique. Cet effet fut déduit théoriquement par James Maxwell en...) générée par laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme laser provient de l'acronyme anglo-américain « light...), 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 (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.) une capsule contenant le dispositif expérimental.

La deuxième expérience a étudié comment l'utilisation du graphène pourrait améliorer l'efficacité du transfert de chaleur (Un transfert de chaleur qu'il convient d'appeler transfert thermique ou transfert par chaleur est un transit d'énergie sous forme microscopie...) dans les caloducs en boucle (des systèmes de refroidissement couramment utilisés dans les satellites) et améliorer leur durée de vie (La vie est le nom donné :) 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 le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !) dans un fluide (Un fluide est un milieu matériel parfaitement déformable. On regroupe sous cette appellation les gaz qui sont l'exemple des fluides compressibles, et les liquides, qui sont des fluides peu...), 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'heure est une unité de mesure  :), l'avion (Un avion, selon la définition officielle de l'Organisation de l'aviation civile internationale (OACI), est un aéronef plus lourd que l'air,...) spécialement modifié a effectué 30 montées paraboliques et permis d'obtenir environ 25 secondes d'apesanteur pour chaque parabole (La parabole est l'intersection d'un plan avec un cône lorsque le plan est parallèle à l'une des génératrices du cône. Elle est un...).

Les résultats des deux expériences démontrent la polyvalence du graphène et les chercheurs étudient maintenant l'influence de la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) de radiation (Le rayonnement est un transfert d'énergie sous forme d'ondes ou de particules, qui peut se produire par rayonnement électromagnétique...) sur les voiles légères en graphène, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) en mettant au point (Graphie) 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 (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) épaisse d'un atome (Un atome (grec ancien ἄτομος [atomos], « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se...) 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 (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la civitas gallo-romaine. Comme la civitas qui subsiste...), 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 (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), 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, voir:
- Site web (Un site Web est un ensemble de pages Web hyperliées entre elles et mises en ligne à une adresse Web. On dit aussi site Internet par métonymie, le World Wide Web reposant...) de The Graphene Flagship

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Source: © Union européenne, [2018] / CORDIS