嫦娥六号立大功！月壤中发现超级材料，强度是钢100倍颠覆认知

作品声明：内容取材于网络

近日，一则来自航天界和材料界的重磅消息引爆全网，吉林大学科研团队在国际知名期刊《纳米快报》刊发的研究论文带来重大突破，从嫦娥六号带回的月球背面月壤样品中，首次在国际上发现了天然形成的单壁碳纳米管，同时还确认了石墨碳的存在。

这种纯天然的单壁碳纳米管堪称“超级材料”，拉伸强度是钢的100倍，密度却仅为钢的1/6，此前这类材料只能在实验室中通过精密工艺合成，月球天然形成的该材料，不仅填补了相关领域的研究空白，更让人类对材料科学的认知迎来全新突破。

核心发现

此次吉林大学团队发现的天然单壁碳纳米管，是由单层碳原子卷曲形成的中空管状纳米材料，直径仅有几纳米，不足头发丝的万分之一，和人工合成的单壁碳纳米管一样，拥有极其优异的物理性能。

中国科学院化学博士孙亚飞介绍，该材料的拉伸强度超过钢的100倍，密度却只有钢的1/6，同时还具备远超常规材料的导电和导热性，其导热率高于金刚石，导电性则接近铜，是名副其实的高性能材料。

除了单壁碳纳米管，团队还在嫦娥六号月壤中发现了石墨碳，这种材料和日常铅笔芯的结构一致，具备良好的导电性、润滑性和化学稳定性，能广泛应用在电极材料、润滑剂等领域。

吉林大学团队从2025年9月1日拿到嫦娥六号月壤样品，仅用3个月时间就完成了初步发现、数据整理、多方面佐证的全部工作，最终将研究成果发表在《纳米快报》，这一成果的取得，是团队二十多年来在相关领域协同攻坚的结晶，也依托于我国自主研发的高分辨透射电镜，该设备能清晰观测到1纳米以下的微观结构。

科研人员在对月壤中的单壁碳纳米管进行分析时，发现其碳结构存在明显的空点和缺位等缺陷，这类缺陷并非材料质量问题，而是客观的微观结构状态体现。

对比嫦娥五号带回的月球正面月壤样品，嫦娥六号月球背面样品的碳结构缺陷特征更为显著，研究团队推测这与月球背面经历过更强烈的微陨石撞击有关。

实验室精密合成的碳材料，同样会存在不同程度的结构缺陷，而月壤中碳材料的缺陷，也为研究月球演化史提供了关键的数据支撑。

月球上的天然单壁碳纳米管，形成于微陨石撞击、火山活动及太阳风辐照等多因素协同作用下的铁催化过程。

机理溯源

月壤本身含有的铁纳米颗粒作为催化剂，月球早期火山活动残留的无定形碳作为碳源，再加上宇宙中微陨石撞击、太阳风辐照带来的持续能量，三者结合让碳原子逐渐形成单壁碳纳米管。

月球的真空微重力环境，让碳原子生长时不受空气阻力影响，形成的材料结构更均匀，而几十亿年持续的微陨石撞击，相当于为碳纳米管的形成提供了一个天然的长期反应炉。

这并非我国科研团队首次在月壤中发现天然碳材料，2023年吉林大学获得东北地区第一份嫦娥五号月壤样品后，就曾在其中发现天然形成的少层石墨烯，其形成与太阳风和月球早期火山喷发共同诱导的矿物催化进程有关。

从嫦娥五号的天然少层石墨烯，到嫦娥六号的天然单壁碳纳米管和石墨碳，两次发现证实月球上存在完整的碳转化链条，能从无定形碳逐步形成石墨烯、碳纳米管等高度有序的先进碳结构，这一过程在地球上的自然环境中无法实现。

目前人工合成单壁碳纳米管的成本极高，每克价格达到200美元，远超黄金，核心原因是合成难度大且提纯工艺复杂，材料因结构过细易团聚，每次仅能产出毫克级的量，无法实现大规模应用。

应用突破

吉林大学团队借助月球天然单壁碳纳米管的形成原理，用模拟月壤的铁颗粒作为催化剂，在真空环境中开展化学气相沉积实验，最终实现提纯成本降低60%，产量提升3倍。

国内已有新材料企业按照月球的天然形成原理改造生产线，将反应温度从1000℃降至600℃，让生产能耗减少50%。

嫦娥六号带回的月壤样品，是人类首次从月球背面采集的样品，这一采样技术目前仅有中国掌握，而此次研究中使用的样品，均来自月球背面最古老、最原始的盆地，为天然碳材料的发现提供了独特的物质基础。

该发现也引发了国际科学界的高度关注，《自然》杂志对此作出评论，证实了自然界能在极端条件下合成高端纳米材料，美国NASA也已申请合作，希望能分析中国的月壤样品，探索复刻这种天然合成过程的可能性。

国家航天局已明确表示，未来将重点研究月球资源的开采、加工和利用技术，而天然单壁碳纳米管和石墨碳的发现，为月球的原位资源利用提供了全新思路。

未来若能在月球实现相关技术突破，可直接利用月壤中的碳和铁元素，模拟陨石撞击的能量形成碳纳米管，用于建造月球基地、制造航天器部件和轻质高强度结构件，无需从地球运输相关材料。

中国航天也已规划相关实验，预计2030年前完成月球“原位材料合成”的相关测试。

嫦娥六号月壤中天然单壁碳纳米管的发现，是中国航天和材料科学领域的双重重大突破，不仅填补了天然单壁碳纳米管的研究空白，也为人类探索月球演化史提供了关键数据。

依托嫦娥工程的采样返回技术，我国在月球样品研究领域持续走在国际前沿，而月球天然碳材料的形成原理，也为人类突破人工合成材料的技术瓶颈提供了全新方向。

未来随着月球原位资源利用技术的发展，航天探索和材料应用的边界还将不断拓展，中国也将在深空探测和材料科学领域持续探索，带来更多新的突破。

文/编辑：Alone