Yüksek irtifadaki seyreklemiş atmosferde faaliyet gösteren uzay araçları için devrim niteliğinde bir keşif yapıldı. Bilim insanları, grafen kaplamaların bu extreme koşullarda aerodinamik sürtünmeyi dramatik şekilde azaltabileceğini moleküler seviyede kanıtladı.
Seyreklemiş atmosfer koşullarında, geleneksel akışkan dinamiği kuralları işlemez hale gelir ve aerodinamik sürtünme tamamen gaz molekülleri ile yüzey arasındaki momentum değişimi tarafından belirlenir. Bu durum, yüzey yapısı ve kimyasını kritik tasarım parametreleri haline getirir.
Araştırmacılar, moleküler dinamik simülasyonları kullanarak alüminyum oksit yüzeylerini grafen ile kapladıklarında, nitrojen gazının teğetsel momentum uyum katsayısının (TMAC) belirgin şekilde düştüğünü gözlemledi. Bu düşüş, gaz moleküllerinin yüzeyden daha düzenli şekilde yansımasına ve sonuç olarak daha düşük sürtünme kuvvetine yol açıyor.
Özellikle dikkat çekici olan bulgu, grafenin bu üstün performansını 900 Kelvin sıcaklığa kadar korumasıdır. Ayrıca araştırmacılar, yapısal kusurların varlığının performansı bir miktar etkileyebileceğini, ancak deneysel olarak karşılaşılan kusur yoğunluklarında grafenin hala etkili kaldığını gösterdi.
Bu keşif, hipersonik uçaklar, yeniden girişli uzay araçları ve uydu teknolojileri için yeni tasarım imkanları sunuyor.