تیمی از محققان دانشگاه استنفورد و دانشگاه کالیفرنیا، از آزمایشگاه ملی در ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) برای تولید آئروژل گرافنی با کیفیت بالاتر از آنچه روی زمین مقدور است، استفاده می‌کنند.
آئروژلی که در ایستگاه فضایی بین‌المللی تولید می‌شود، چه ویژگی‌هایی دارد؟
فضانوردان Crew-6 در ایستگاه فضایی کار بر روی تحقیقات این تیم را که توسط بنیاد ملی علم آمریکا (NSF) تامین مالی شده بود، تکمیل کردند. این نتایج می‌تواند درک جدیدی در مورد فیزیک اساسی سنتز آئروژل گرافنی ارائه دهد و منجر به توسعه محصولات جدید در حوزه مواد شود.
جسیکا فریک، مهندس محقق در استنفورد گفت: «از طریق محیط ریزگرانشی ایستگاه فضایی، ما می‌توانیم حوزه کاملاً جدیدی از علم مواد را باز کنیم که هرگز به آن دسترسی نداشته‌ایم.»
فریک بخشی از آزمایشگاه میکروسیستم‌های محیطی شدید استنفورد یا XLab است. XLab که توسط دبی سنسکی، دانشیار هوانوردی و فضانوردی در استنفورد طراحی شده است، بر ساخت وسایل الکترونیکی کوچک اما سخت تمرکز دارد که می توانند در محیط‌های شدید مانند فضا کار کنند. فریک و سنسکی برای تحقیقات خود در ایستگاه فضایی با یک گروه تحقیقاتی از دانشگاه برکلی به رهبری رویا معبودیان، استاد مهندسی شیمی و بیومولکولی همکاری می‌کنند. هدف این تیم درک بهتر ماهیت هواژل گرافن و چگونگی تأثیر ریزگرانش بر خواص آن است.
این تحقیقات، که اولین مرحله سنتز آئروژل گرافن را در ریزگرانش اجرا می‌کند، در نوزدهمین مأموریت خدمات تجدید تجاری نورث روپ گرومن (NG-19) آغاز شد. نتایج آن می‌تواند پیامدهایی برای تولیدات آتی در فضا و همچنین مأموریت‌های فضایی عمیق داشته باشد.
تولید هواژل گرافن یک فرآیند دو مرحله ای است. این تیم تحقیقاتی تکه‌های اکسید گرافن را در محلول آبی ترکیب کردند، سپس نمونه‌های محلول اکسید گرافن را به ایستگاه فضایی فرستادند. هفته قبل، اعضای خدمه نمونه‌ها را در یک کوره بارگذاری کردند، جایی که محلول برای تشکیل هیدروژل گرافن گرم می‌شود. این فرآیند چند ساعت طول می‌کشد و پس از تشکیل هیدروژل، فضانوردان نمونه‌ها را برای بازگشت به زمین آماده می‌کنند.
هنگامی که نمونه‌ها به آزمایشگاه برگشتند، تیم مرحله دوم فرآیند را انجام می‌دهد که شامل حذف مایعات و باقی گذاشتن آئروژل گرافن است. این تیم سپس خواص آئروژل را بررسی کرده و آنچه را که پیدا کرده‌اند با آئروژل گرافن تولید شده در زمین مقایسه می کنند.
فریک می‌گوید اولین مرحله از این فرآیند بسیار مهم است. روی زمین، گرانش می‌تواند دانه‌های گرافن را به‌طور ناهموار به سمت پایین بکشد، که می‌تواند شکاف‌هایی در هیدروژل ایجاد کند. این کار می‌تواند کیفیت هواژل تولید شده را تحت تاثیر قرار دهد و باعث شود رسانای الکتریکی کمتری داشته باشد یا نرخ جذب کمتری داشته باشد.
آئروژل گرافن تولید شده از هیدروژل تنها چند میلی‌متر اندازه خواهد داشت، اما اگر این تیم بتواند نشان دهد که این ژل از کیفیت بالاتری نسبت به همتایان زمینی خود برخوردار است، مقیاس تولید می تواند برای ایجاد آئروژل‌های گرافنی بزرگتر افزایش یابد.
