摘要:依托东华大学先进纤维材料全国重点实验室,研究团队在月壤原位成纤领域取得重要进展。
5月11日,我国首件月壤纤维(模拟)实验样品已搭乘天舟货运飞船进入中国空间站,将在舱外暴露平台开展长期空间环境验证。这是东华大学在月壤原位利用材料研究方面的一次探索性尝试。依托东华大学先进纤维材料全国重点实验室,研究团队在月壤原位成纤领域取得重要进展。
在东华大学地外纤维实验室,0.5克月壤被妥帖珍藏。这粒比硬币更轻的月尘,来自嫦娥五号带回的月球玄武岩质样品,历经数十亿年太空风化,弥足珍贵。“这么少的月壤,能纺成丝?”项目启动之初,质疑声不断。
团队将月壤比作“太空白砂糖”,借鉴传统“拔丝地瓜”的熔融拉丝原理,在高温下将月壤熔化成液滴,再精准牵引成纤。高真空、微重力的月球环境,让常规设备彻底失效。在没有可借鉴的技术的情况下,他们从零设计全球首台模拟月球环境纺丝装置,在自研的纺丝装置中,团队尝试将月壤熔融并牵引成丝,制备出长度约3米、直径十余微米的连续纤维样品,粗细与头发丝相当。前不久,“嫦娥五号”月壤纤维随“九天揽月—中国探月工程20年”展览在国家博物馆展出。
月壤成纤的突破,并非一夜奇迹,而是长达十年的接力长跑。
2016年,朱美芳院士牵头上海市科委重大基础研究项目,团队从纳米材料研究起步,逐步将目光投向极端环境材料。“极端环境能极端到哪里?不如往天上走。”一个朴素的目标,就此埋下深空探索的种子。
“当你真心想做成一件事,全世界都会为你让步。”2020年成为关键转折点,嫦娥五号携月壤成功归来。团队成员朱美芳、成艳华、汪庆卫、丁林锋等承担国家重点研发计划等项目,聚焦无机纤维与极端环境制备技术。从项目申请到方案论证,从设备搭建到工艺调试,每一步都走得扎实而稳健。面向国家深空探测重大需求,团队把使命扛在肩上,把目标刻在心上,一步一步把“地外纤维”从构想推向可行、从可行推向成功。
为了让月壤纤维从“实验室成功”走向“工程化可用”,团队迭代研发三代核心装备,分别实现了毫克级样品成纤、高真空环境连续制备等阶段性目标。这套完全自主知识产权的核心技术,凭借原创性与实用性,斩获第二十五届中国国际工业博览会大奖。团队长期低调耕耘,把成绩藏在实验室里,把脚步踩在攻关路上。
面向未来月球科研站建设需求,月壤纤维的潜在应用包括柔性结构材料、月壤混凝土增强等。由于地月运输成本较高,原位资源利用是该方向的主要考虑因素之一。目前相关研究仍处于基础验证阶段,距离实际应用尚有距离。
此次空间站搭载实验,旨在获取高真空、强辐照、极端温差等环境下的纤维性能数据,为后续研究提供参考。东华大学将继续围绕深空探测材料需求,开展月壤原位利用、极端环境纤维等方向的基础研究。
头图为“嫦娥五号”月壤纤维线上靠谱正规配资。校方供图
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