衛星安裝石墨烯“空調”，中國和英國都在行動！
發布時間：
2021-11-26
太空充滿了驚人的極端，溫度也不例外。在面向太陽和面向地球之間運轉時，衛星可以體驗到超過400°C的溫度變化。衛星變得太熱或太冷會有很大的影響，比如會造成我們每天使用的電子設備軟件中斷，嚴重影響我們的緊急服務等。目前，熱管理設備不是最佳選擇，它們又大又重，耗電量大，會迅速降低衛星的能量儲備。
目前，曼徹斯特大學衍生公司，SmartIR，正在構建一個具有成本效益的解決方案，以確保衛星能夠按需控制熱輻射。SmartIR的研究小組已經為衛星開發了一種基于石墨烯的智能涂層，根據衛星面向地球或面對太陽，它能夠實時管理熱能。這種石墨烯技術是一種更理想的解決方案，因為它重量輕，功耗低，能夠對溫度變化做出快速反應，在紅外光譜中工作，并且不涉及任何運動部件。SmartIR現已加入歐洲航天局商業孵化中心（ESA BIC UK），在科技設施委員會（STFC）達雷斯伯里實驗室工作。這使公司能夠充分利用空間和衛星技術方面的資金和支持，促進商業開發。ESA BIC UK是世界上最大的空間技術初創企業孵化計劃的一部分。它幫助了100多家企業為競爭日益激烈的全球市場開發創新產品和服務。SmartIR的科學總監兼聯合創始人Coskun Kocabas教授解釋說，一種具有成本效益的解決方案，使衛星能夠自動和實時地管理溫度，目前這方面有很大的需求。將石墨烯技術應用于航天工業是將當前熱管理系統的能力提升至一個新水平的絕佳機會，同時顯著降低衛星功耗和成本。我們目前的主要重點是測試和驗證我們的專利技術，以滿足航天工業的要求。作為ESA BIC UK的一部分，獲得資金、空間設施、商業支持和寶貴的合作機會，對我們來說非常重要。
該技術同時可用于太空服，以調節外太空惡劣環境中的體溫。除了航空航天之外，該技術還應用于熱特征管理，以增強生存能力和力量保護，防止以熱輻射為目標固定的武器系統進行路徑指導。此外，步兵和車輛目前還使用熱識別貼片來識別戰場上的友軍?，F有的技術是靜態的，更容易被偽造。SmartIR技術能夠生成動態紅外模式和信號，可以通過微型外圍電子電路進行更新。為了應對5G通信等大功率電子產品的散熱需求，中科院山西煤化所組建聯合研發團隊，研制出綜合指標優越的石墨烯導熱膜，已在多款衛星定型使用，并成為中國航天科技集團、中國電科集團、中科院小衛星中心等單位的合格供貨方。航天等關鍵領域要求石墨烯導熱膜除了達到良好的熱導率和厚度等核心指標外，彎曲半徑、可凝揮發物、輻照性能等其他十幾項技術指標也要達標。任何一個指標不達標，都會導致產品無法使用。此次研發的石墨烯導熱膜具有優異的綜合水平，可以達到“宇航級標準”，不僅在超厚膜成型、專用漿料、致密化、熱處理等關鍵過程擁有自有技術，還申請了10項發明專利，其中4項專利已經獲得授權。
目前團隊建立的中試平臺具備年產十噸氧化石墨烯的生產能力，最終可以生產1000平米石墨烯膜，可供2.2萬部手機使用，大約能滿足100顆衛星的需要。但目前的中試平臺產能有限，已無法滿足用戶的訂單需求。下一步，團隊將根據市場需求，擬建設年產20萬平方米高通量石墨烯膜生產線，預期可實現年產值2.7億元。團隊負責人陳成猛研究員說“目前我國的石墨烯研發生態和市場環境已有明顯好轉，也更趨于理性和務實。在一些細分領域，石墨烯已展現出了重大的技術和商業價值。我們要客觀公正，用耐心、細心和恒心去看待石墨烯這一新技術，做符合科學規律和歷史規律的事。”
文章來源：公眾號【Carbontech】
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