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科佳真空爐助力科研-模擬月球的真空環(huán)境進行燒結測試
作者:河南鴻爐 來源：原創(chuàng) 發(fā)表時間：2024-09-02 17:36:23
當前，我國正在全面推進探月工程四期，規(guī)劃包括嫦娥六號、嫦娥七號和嫦娥八號任務。主要目標是構建月球科研站基本型，開展月球環(huán)境探測和資源利用試驗驗證等 。這些任務的實施，將進一步推動我國航天技術的發(fā)展，加深人類對月球的認知。今年6 月 25 日，嫦娥六號任務已經(jīng)圓滿成功，實現(xiàn)世界首次月背采樣返回。未來將要在月球南極建成一個基本型的科研站。
從2015年開始，華中科技大學在國內率先開始了相關的研究工作，一起進入前沿探訪
國家數(shù)字建造技術創(chuàng)新中心、華中科技大學教授表示 ：月球上建設科研站所用的材料是目前需要解決的難題，使用材料越少越好，這樣它的自重就比較輕，同時要進一步提高它的強度。相關的成果也剛剛發(fā)表在一個國際頂級的期刊上，為我們找到一種好的構型，能夠適應月面的極端環(huán)境來做一些研究工作。
華中科技大學丁烈云院士在《開學第一課》講解月球磚的制造
“月壤磚”從何而來？如何燒制？
“要想在月球上蓋房子，很重要的一個步驟就是我們首先要有材料。而月球上就是月壤，月壤通過什么樣的方式可以燒結成為磚？在實驗室，我們看到，一些研發(fā)人員在對如何燒結成月壤磚進行測試。
華中科技大學土木與水利工程學院：我們主要采用一種真空燒結的方式，對模擬月壤進行燒結成型。我們采用的石墨模具，內部有一個直徑18毫米的空腔。我們首先將模擬月壤的粉末裝填在內部，以石墨的壓頭對它進行壓實，壓實之后，再把它整個組裝好；然后連同石墨模具，放到一個真空的燒結爐內部進行燒結。這個燒結爐的真空度可以達到10的負2次方帕，它主要硅鉬加熱棒，通電之后就可以產(chǎn)生熱量。我們將模擬月壤和石墨放置在爐子內部，熱量就可以在抽真空之后，通過熱輻射的方式對材料進行加熱。
利用科佳真空燒結爐將材料燒到100多兆帕
在地球上利用真空爐模擬月球環(huán)境，燒制后的月壤磚的硬度遠遠高于混凝土
在地球上模擬月球的真空環(huán)境進行燒結測試是一項關鍵技術探索。通過特定的設備和工藝，創(chuàng)造出接近月球真空狀態(tài)的條件，在此環(huán)境下對用于建造的材料，如月球磚進行燒制。
關鍵在于精確控制環(huán)境參數(shù)，包括氣壓、溫度等。在約 24 小時的燒制過程中，溫度的變化曲線需根據(jù)材料特性和月球實際環(huán)境需求進行精心設計，以確保燒制出的月球磚具備所需的物理和化學性能。
利用真空燒結和3D打印技術制成榫卯結構的月壤磚
模擬真空燒結技術的重要意義
適應月球建設需求：月球上缺乏常規(guī)的建筑材料和適宜的施工環(huán)境，利用月球本地資源（如月壤等）燒制月球磚是實現(xiàn)月球基地建設的重要途徑。這種真空燒結技術能夠為未來在月球上大規(guī)模建造基礎設施提供可靠的建筑材料解決方案。
降低運輸成本：從地球運輸大量建筑材料到月球成本極高且不現(xiàn)實。通過就地取材并掌握真空燒結技術，可以極大地減少對地球資源的依賴，降低月球建設的成本和難度。
推動科學研究：研究真空燒結過程不僅有助于了解材料在極端環(huán)境下的物理和化學變化規(guī)律，還能為其他領域的太空探索和資源利用提供參考和借鑒。
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