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中科院新疆理化所在模拟月壤制备连续纤维领域取得突破
2020-06-03 | 作者:马鹏程 | 【 】【打印】【关闭

  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。随着月球探测工作的深入发展,月球基地建设成为国内外众多月球探测方案和开发计划的重要目标。月球表面分布有大量玄武岩质月壤,若能利用月壤制备连续纤维,不仅能实现月球资源的就地利用,还满足月球基地建设对所需结构和功能材料性能的需求。 

  bobapp 马鹏程研究员领衔的复合材料团队与北京航空航天大学、中国科学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,以月球基地建设中对高性能材料的需求为出发点,采用模拟月壤为主要研究对象,通过分析样品的组成、结构、热力学行为,探究了月壤材料用于制备连续纤维的可行性。研究结果表明月壤与地球玄武岩矿石具有相近的化学成分、矿物相组成和类似的成纤行为,模拟月壤在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。 

  研究结果证实以月壤为原料可获得连续、直径可控的纤维材料,所得纤维有望通过复合技术实现月壤基纤维增强复合材料的制备,这对于原位利用月壤建设月球基地具有重要的应用价值。 

  图1. 月壤基连续纤维的制备及其形貌 

  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”交叉团队-重点实验室合作研究专项、中科院“十三五”规划重点培育方向、新疆“天山雪松计划”等项目支持,相关成果近期发表在《中国科学: 技术科学》杂志上。 

  论文信息: 

  邢丹, 葸雄宇, 马鹏程, 等. . 中国科学: 技术科学, 2020. doi: 10.1360/SST-2020-0141.  

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