图4(a)石墨烯海绵在激光照射下向上推进和光致旋转示意图;(b)帆在激光照射下的垂直位移,显示了帆在微重力和真空中的不同位置(侧视图):释放后(左)和在450nm、100mW的激光下加速350ms后(右) 。
(五)其他领域
由于太空环境由极端温度、真空、太空碎片和太阳黑子活动引起的大变化构成,那么先进的纳米复合材料被用于航空航天飞机结构和太空环境恶劣气候的涂层以及微电子系统的开发就变得非常的有意义。石墨烯霍尔效应传感器具有低热漂移,适用于航空航天应用的电力电子模块中的电流实时监测,可在高达500K的温度下工作。随着温度的升高,临界电子性质的变化,特别是载流子浓度和载流子迁移率的变化,这些参数是受实现传感器的石墨烯层狄拉克点Dirac点所独特影响的。利用门控优化石墨烯霍尔传感器可以实现低温度系数下的高灵敏度霍尔效应测量。此外,在其他星球上的生境开发受到多种标准的制约,其中之一就是空间碎片的撞击破坏。
Kuzhir在纳米级厚度的铜催化剂膜和介质SiO₂基底之间通过催化化学气相沉积工艺合成Ka波段多层石墨烯薄膜,石墨烯薄膜的厚度由原子力显微镜直接表征,仅显示了样品上纳米级的小波动。所研究的薄膜厚度不超过5nm,且有一定的粗糙度。石墨烯只有千分之一的皮肤深度,吸收损耗造成的电磁屏蔽效率非常高,达到35%~43%的入射功率水平上。制造的石墨烯薄膜在室温下具有高度的导电性,在可见的范围内具有非常高的透明性,并具有非常好的热学和力学性能,可能成为制造纳米级厚度的电磁干扰防护涂层的有趣的技术材料。此外,特殊的三维导电链结构对轻质,柔性的导电纳米复合材料具有很强的吸引力,尤其是在降低材料的制造价格和良好的加工性能方面。
聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合材料通过将石墨烯排列成仿珍珠层状序列三维结构,在石墨烯含量不足的情况下表现出更高的力学性能、各向异性电导率和优越的电磁辐射屏蔽效率。掺杂0.4%质量分数的导电颗粒电磁辐射屏蔽效率达到42dB,沿排列方向的电导率为32S/m。在2500 下热处理气凝胶后,聚合物纳米复合材料的电磁辐射屏蔽效率和电导率分别变化为65dB和0.5S/m。在0.15%的超低浓度,热处理温度800 条件下,其电磁辐射屏蔽效率可达25dB。表明各向异性石墨烯/PDMS层板在超低石墨烯含量下通过结构调控获得了更高的电磁屏蔽效率。
环境控制和生命支持系统技术是纳米材料的沃土,长期的人类太空探索带来了最大的挑战。无论是在相对安全的低地球轨道内的短期任务,还是艰难的长期任务,如前往遥远的星球。可靠的空气、水和食物供应;废物管理系统;功能性的可居住空间都是必不可少的。包括在国际空间站上的低轨道运行,已经为生命支撑技术提供了一个有用的试验场,随着航天国家为前往火星等目的地的长期任务做准备,在低轨道运行中测试技术被认为是一项重要的指标。目前的生命支撑技术的可靠性和性能相对较差,需要采用高比表面积和导电纳米材料作为提高系统整体性能的途径之一。
碳纳米管仲胺功能化以实现二氧化碳去除,这是生命支持技术不可或缺的功能,并解决当前系统的局限性,