风骚俏佳人2中国空间站获多项空间材料科学新发现 难熔合金研究从地面向太空拓展
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中新网北京7月4日电 (记者 孙自法)记者7月4日从承担中国载人航天工程空间应用系统的中国科学院空间应用工程与技术中心(空间应用中心)获悉，中国科学院院士、西北工业大学教授魏炳波团队在中国空间站开展的高性能难熔合金研究，近期成功取得难熔合金熔体的关键热物理性质等多项空间材料凝固制备科学新发现，将有力推动难熔合金从地面研究向外太空研究的拓展，为中国空间材料科学理论研究、新型高性能的难熔合金材料制备等奠定重要基础。
高性能难熔合金是战略性、特种稀有金属材料，熔点通常超过2000摄氏度，具有“超高温、高活性”等特征，在高温下具有良好的热学、力学服役性能，因此常被用于制造高温、高速、高压等关键部件。不过，在地面环境下的难熔合金研究长期受重力、容器等条件制约，难熔合金液态性质的精确测定与快速凝固合成制备存在困难，中国空间站无容器材料实验柜提供的“无容器+长时微重力”环境，可为高性能难熔合金研究另辟蹊径。
2021年4月，无容器材料实验柜随中国空间站天和核心舱发射升空。中国科学院空间应用中心应用发展中心主任张伟研究员表示，无容器材料实验柜是天和核心舱内三大科学实验柜之一，利用静电场所提供的电场力，使材料样品在真空环境中保持稳定悬浮状态，避免了与容器壁接触的影响，加热温度可达3000摄氏度，可进行金属、非金属等无容器深过冷凝固和热物理性研究。
随后，魏炳波院士团队制备的10余种数百个高性能难熔合金样品，先后在中国空间站无容器材料实验柜进行6批次在轨实验，成功完成难熔合金微重力条件下的静电悬浮、加热熔化、降温、过冷、凝固、热物理性质测定等重要实验，其中，4批次难熔合金已搭乘神舟飞船返回舱回到地面。
该团队骨干成员、西北工业大学教授王海鹏说，中国空间站提供了出色而稳定的微重力环境，通过对最早一批返回的铌合金、锆合金、钛合金开展研究，团队获取了超高温状态下难熔合金的液态密度、热膨胀系数、热辐比等关键性质，发现一系列有重要科学价值的新成果，多个研究成果发表在材料领域重要期刊上。
这些成果主要包括：发现微重力液滴凝固的涡旋型特殊组织结构、阐明微重力凝固收缩的动力学规律、揭示微重力和无容器共同作用下共晶合金解耦生长的内在机理、实现太空环境凝固合金的微观组织与宏观形态的双调控等。
王海鹏透露，目前，团队正在计划开展自然界中熔点温度最高的金属钨及其合金的太空环境合成研究，这将成为空间难熔合金材料研究的新高地。
中国空间材料科学研究始于1986年的国家高技术研究发展计划(863计划)，但长期面临空间实验条件匮乏的难题。
作为中国载人航天工程空间材料科学领域首席科学家，魏炳波院士接受媒体采访时指出，中国空间站的全面建成，为空间材料科学的发展开辟了更加广阔的前景。
他认为，“未来我们一定会取得更多的国际领先成果，利用空间环境的特殊性，制备或合成出一些在地面上难以获得的新材料，并转化为新质生产力，更好地服务于科技强国建设。”(完)
