近日，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。


来源: 科技日报