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中科院新疆理化所在模擬月壤制備連續纖維領域取得突破
2020-06-03 | 作者:马鹏程 | 【 】【打印】【關閉

  月球是离地球最近的天体, 是人类唯一、可靠且稳定的“天然空间站”, 也是人类走出地球、开展深空探测的起点。隨著月球探測工作的深入發展,月球基地建設成爲國內外衆多月球探測方案和開發計劃的重要目標。月球表面分布有大量玄武岩質月壤,若能利用月壤制備連續纖維,不僅能實現月球資源的就地利用,還滿足月球基地建設對所需結構和功能材料性能的需求。 

  中國科學院新疆理化技术研究所马鹏程研究员领衔的复合材料团队与北京航空航天大学、中國科學院宁波材料技术与工程研究所、中科瑞丽分离科技无锡有限公司等单位合作,以月球基地建設中對高性能材料的需求爲出發點,采用模擬月壤爲主要研究對象,通過分析樣品的組成、結構、熱力學行爲,探究了月壤材料用于制備連續纖維的可行性。研究結果表明月壤與地球玄武岩礦石具有相近的化學成分、礦物相組成和類似的成纖行爲,模擬月壤在1332 oC完全熔融并在淬冷后转化为非晶态玻璃体。采用熔融-牵引法获得了单丝拉伸强度超过1400 MPa的月壤基连续纤维(见图1),该强度接近目前商业化的地球玄武岩纤维材料。 

  研究結果證實以月壤爲原料可獲得連續、直徑可控的纖維材料,所得纖維有望通過複合技術實現月壤基纖維增強複合材料的制備,這對于原位利用月壤建設月球基地具有重要的應用價值。 

  圖1. 月壤基連續纖維的制備及其形貌 

  下一步团队将针对月球特殊环境(昼夜温差大、高真空、低重力等), 开展纤维制备过程中的能耗、成纤设备的设计与系统集成、月壤纤维与基体间相互作用等基础研究。研究工作得到中科院“西部之光”交叉團隊-重點實驗室合作研究专项、中科院“十三五”规划重点培育方向、新疆“天山雪松计划”等項目支持,相關成果近期發表在《中國科學: 技术科学》杂志上。 

  論文信息: 

  邢丹, 葸雄宇, 马鹏程, 等. 模擬月壤制備連續纖維的可行性研究. 中國科學: 技术科学, 2020. doi: 10.1360/SST-2020-0141.  

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