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近日，中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所等單位的研究人員在模擬月壤制備連續(xù)纖維領(lǐng)域取得進(jìn)展。他們探究了月壤材料用于制備連續(xù)纖維的可行性，并制備出單絲拉伸強(qiáng)度超過1400MPa的月壤基連續(xù)纖維，其強(qiáng)度接近目前商業(yè)化的地球玄武巖纖維材料。
該研究項(xiàng)目由中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所、北京航空航天大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所和中科瑞麗分離科技無(wú)錫有限公司等單位合作展開。研究團(tuán)隊(duì)以月球基地建設(shè)中對(duì)高性能材料的需求為出發(fā)點(diǎn)，采用模擬月壤為主要研究對(duì)象，通過分析樣品的組成、結(jié)構(gòu)、熱力學(xué)行為，探究了月壤材料用于制備連續(xù)纖維的可行性。
研究結(jié)果表明，月壤與地球玄武巖礦石具有相近的化學(xué)成分、礦物相組成和類似的成纖行為，模擬月壤在1332℃完全熔融并在淬冷后轉(zhuǎn)化為非晶態(tài)玻璃體。他們還采用熔融—牽引法獲得了單絲拉伸強(qiáng)度超過1400MPa的月壤基連續(xù)纖維，該強(qiáng)度接近目前商業(yè)化的地球玄武巖纖維材料。
上述研究結(jié)果證實(shí)，以月壤為原料可獲得連續(xù)、直徑可控的纖維材料，所得纖維有望通過復(fù)合技術(shù)實(shí)現(xiàn)月壤基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制備，這對(duì)于原位利用月壤建設(shè)月球基地具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
月球是離地球最近的天體，是人類唯一、可靠且穩(wěn)定的“天然空間站”，也是人類走出地球、開展深空探測(cè)的起點(diǎn)。隨著月球探測(cè)工作的深入發(fā)展，月球基地建設(shè)成為國(guó)內(nèi)外眾多月球探測(cè)方案和開發(fā)計(jì)劃的重要目標(biāo)。月球表面分布有大量玄武巖質(zhì)月壤，若能利用月壤制備連續(xù)纖維，不僅能實(shí)現(xiàn)月球資源的就地利用，還可滿足月球基地建設(shè)對(duì)所需結(jié)構(gòu)和功能材料性能的需求。
下一步，該團(tuán)隊(duì)將針對(duì)月球特殊環(huán)境，如晝夜溫差大、高真空、低重力等，開展纖維制備過程中的能耗、成纖設(shè)備的設(shè)計(jì)與系統(tǒng)集成，以及月壤纖維與基體間相互作用等基礎(chǔ)研究。
