新疆科研人员证实火星壤能够连续制备纤维材料
2024-09-05 20:35:31 科技日报

  近日,记者从中国科学院新疆理化技术研究所(以下简称新疆理化所)获悉,该所与多家科研机构合作,以地球玄武岩为原料模拟火星壤,通过熔融拉丝实验成功获得连续火星壤纤维,并进一步探讨了火星特殊环境下对纤维的多重影响。这一研究证实了火星壤连续制备纤维材料的可行性,意味着在未来火星基地建设中可实现“就地取材”。相关研究成果近期发表在学术期刊《交叉科学》。

利用火星壤制备连续纤维并用于火星基地建设的构想图。受访者供图

  据介绍,近年来火星基地建设受到众多科研机构的关注。新疆理化所马鹏程研究员团队与中国科学院地球化学研究所、香港中文大学(深圳)等单位合作,以火星基地建设中对高性能增强体材料的需求为出发点,探究了利用火星壤制备连续纤维并用于建设火星基地的可行性。

  马鹏程带领的科研团队长期致力于玄武岩纤维高性能研究及应用。“虽然目前还没有火星壤实物,但地球上广泛存在的玄武岩,无论在化学成分、矿物相组成还是在类似熔融行为上,都与其十分相似。”马鹏程说,以玄武岩为原料模拟火星壤,科研团队近年来进行了大量实验。实验表明,模拟火星壤在1360℃可完全熔融,且在熔融-冷却过程中无明显晶体析出,熔体在淬冷后转化为非晶态玻璃体,具备了进一步制成纤维的良好性能。

  以此实验结果为指导,科研人员采用熔融-牵引法在不同成纤速度下获得了连续火星壤纤维。科研人员进一步分析后发现,在较低的成纤速度下,制备的火星壤纤维具有更致密的原子结构,使其更容易抵抗外界破坏,进而具有较好的力学性能。随着成纤速度的增加,纤维的拉伸强度和杨氏模量呈下降趋势。

  此外,科研人员结合火星低重力、特殊大气(低气压以及惰性气氛)等环境条件,分析了上述因素对纤维成纤过程及性能的影响。

  马鹏程表示,研究结果证实了以火星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纤维增强复合材料的制备,这对于原位利用火星壤建设火星基地具有重要的应用价值。

[责任编辑:何艳红]
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