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从月壤中制备“太空丝”,沪上高校硬核成果正发往中国空间站!

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5月11日,我国首件月壤纤维(模拟)实验样品已搭乘天舟货运飞船进入中国空间站,将在舱外暴露平台开展长期空间环境验证。

月壤纤维由东华大学团队自主研发,通过模拟月球环境,用真实月壤实现全组分纤维制备。为2035年月球科研站建设,这是该校在月壤原位利用材料研究方面的一次探索性尝试。

半克月壤千斤重:于无人区,把星际尘土化成“太空丝”

在东华大学地外纤维实验室,0.5克月壤被妥帖珍藏。这粒比硬币更轻的月尘,来自嫦娥五号带回的月球玄武岩质样品,历经数十亿年太空风化,弥足珍贵。“这么少的月壤,能纺成丝?”项目启动之初,质疑声不断。

“别人没做过,我们来做。哪怕只拉出1毫米,也是成功。”东华大学材料科学与工程学院成艳华研究员语气坚定。团队将月壤比作“太空白砂糖”,借鉴传统“拔丝地瓜”的熔融拉丝原理,在高温下将月壤熔化成液滴,再精准牵引成纤。高真空、微重力的月球环境,让常规设备彻底失效。在没有可借鉴的技术的情况下,他们从零设计全球首台模拟月球环境纺丝装置,在自研的纺丝装置中,团队尝试将月壤熔融并牵引成丝,制备出长度约3米、直径十余微米的连续纤维样品,粗细与头发丝相当。2025年4月1日,“嫦娥五号”月壤纤维随“九天揽月—中国探月工程20年”展览在国家博物馆展出。

十年接力铸重器:一份坚守把“不可能”干成“可能”


月壤成纤的突破,并非一夜奇迹,而是长达十年的接力长跑。

2016年,朱美芳院士牵头上海市科委重大基础研究项目,团队从纳米材料研究起步,逐步将目光投向极端环境材料。“极端环境能极端到哪里?不如往天上走。”一个朴素的目标,就此埋下深空探索的种子。

“当你真心想做成一件事,全世界都会为你让步。”2020年成为关键转折点,嫦娥五号携月壤成功归来。团队朱美芳、成艳华、汪庆卫、丁林锋等承担国家重点研发计划等项目,聚焦无机纤维与极端环境制备技术。从项目申请到方案论证,从设备搭建到工艺调试,每一步都走得扎实而稳健。面向国家深空探测重大需求,团队把使命扛在肩上,把目标刻在心上,一步一步把“地外纤维”从构想推向可行、从可行推向成功。

为了让月壤纤维从实验室成功走向工程化应用,团队迭代研发三代核心装备,分别实现了毫克级样品成纤、高真空环境连续制备等阶段性目标。这套完全自主知识产权的核心技术,凭借原创性与实用性,斩获第二十五届中国国际工业博览会大奖。团队长期低调耕耘,把成绩藏在实验室里,把脚步踩在攻关路上。

前不久,在南京大学举办的中国国际大学生创新创业大赛“红色之旅”活动上,团队博士研究生李磊、郝卓雅、李腾飞动情讲述:“强国建设从来不是口号,是一代人接一代人,把不可能一点点做成可能。” 从朱美芳院士领航把关,到成艳华带队攻坚,再到青年学子接续奋斗,东华科研人以十年坚守,把国家战略需求转化为原创科技成果。

面向未来月球科研站建设需求,月壤纤维的潜在应用包括柔性结构材料、月壤混凝土增强等。由于地月运输成本较高,原位资源利用是该方向的主要考虑因素之一。目前相关研究仍处于基础验证阶段,距离实际应用尚有距离。

此次空间站搭载实验,旨在获取高真空、强辐照、极端温差等环境下的纤维性能数据,为后续研究提供参考。东华大学将继续围绕深空探测材料需求,开展月壤原位利用、极端环境纤维等方向的基础研究。

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