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科佳真空爐助力科研-模擬月球的真空環(huán)境進(jìn)行燒結(jié)測(cè)試
作者:河南鴻爐 來源：原創(chuàng) 發(fā)表時(shí)間：2024-09-02 17:36:23
當(dāng)前，我國正在全面推進(jìn)探月工程四期，規(guī)劃包括嫦娥六號(hào)、嫦娥七號(hào)和嫦娥八號(hào)任務(wù)。主要目標(biāo)是構(gòu)建月球科研站基本型，開展月球環(huán)境探測(cè)和資源利用試驗(yàn)驗(yàn)證等 。這些任務(wù)的實(shí)施，將進(jìn)一步推動(dòng)我國航天技術(shù)的發(fā)展，加深人類對(duì)月球的認(rèn)知。今年6 月 25 日，嫦娥六號(hào)任務(wù)已經(jīng)圓滿成功，實(shí)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(gè)基本型的科研站。
從2015年開始，華中科技大學(xué)在國內(nèi)率先開始了相關(guān)的研究工作，一起進(jìn)入前沿探訪
國家數(shù)字建造技術(shù)創(chuàng)新中心、華中科技大學(xué)教授表示 ：月球上建設(shè)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(shí)要進(jìn)一步提高它的強(qiáng)度。相關(guān)的成果也剛剛發(fā)表在一個(gè)國際頂級(jí)的期刊上，為我們找到一種好的構(gòu)型，能夠適應(yīng)月面的極端環(huán)境來做一些研究工作。
華中科技大學(xué)丁烈云院士在《開學(xué)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(gè)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(jié)成為磚？在實(shí)驗(yàn)室，我們看到，一些研發(fā)人員在對(duì)如何燒結(jié)成月壤磚進(jìn)行測(cè)試。
華中科技大學(xué)土木與水利工程學(xué)院：我們主要采用一種真空燒結(jié)的方式，對(duì)模擬月壤進(jìn)行燒結(jié)成型。我們采用的石墨模具，內(nèi)部有一個(gè)直徑18毫米的空腔。我們首先將模擬月壤的粉末裝填在內(nèi)部，以石墨的壓頭對(duì)它進(jìn)行壓實(shí)，壓實(shí)之后，再把它整個(gè)組裝好；然后連同石墨模具，放到一個(gè)真空的燒結(jié)爐內(nèi)部進(jìn)行燒結(jié)。這個(gè)燒結(jié)爐的真空度可以達(dá)到10的負(fù)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(nèi)部，熱量就可以在抽真空之后，通過熱輻射的方式對(duì)材料進(jìn)行加熱。
利用科佳真空燒結(jié)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(yuǎn)遠(yuǎn)高于混凝土
在地球上模擬月球的真空環(huán)境進(jìn)行燒結(jié)測(cè)試是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)探索。通過特定的設(shè)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(duì)用于建造的材料，如月球磚進(jìn)行燒制。
關(guān)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(shí)的燒制過程中，溫度的變化曲線需根據(jù)材料特性和月球?qū)嶋H環(huán)境需求進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，以確保燒制出的月球磚具備所需的物理和化學(xué)性能。
利用真空燒結(jié)和3D打印技術(shù)制成榫卯結(jié)構(gòu)的月壤磚
模擬真空燒結(jié)技術(shù)的重要意義
適應(yīng)月球建設(shè)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(shí)現(xiàn)月球基地建設(shè)的重要途徑。這種真空燒結(jié)技術(shù)能夠?yàn)槲磥碓谠虑蛏洗笠?guī)模建造基礎(chǔ)設(shè)施提供可靠的建筑材料解決方案。
降低運(yùn)輸成本：從地球運(yùn)輸大量建筑材料到月球成本極高且不現(xiàn)實(shí)。通過就地取材并掌握真空燒結(jié)技術(shù)，可以極大地減少對(duì)地球資源的依賴，降低月球建設(shè)的成本和難度。
推動(dòng)科學(xué)研究：研究真空燒結(jié)過程不僅有助于了解材料在極端環(huán)境下的物理和化學(xué)變化規(guī)律，還能為其他領(lǐng)域的太空探索和資源利用提供參考和借鑒。
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