天宮二號「八卦煉丹爐」的奧秘何在?
近日,「天宮二號」和「神舟十一號」的成功對接成為國民關注熱點。2016年11月18日,我國兩名航天員乘坐「神舟十一號」安全返回地面,從太空載譽歸來。航天員們為我們帶回了珍貴的「天外來物」:兩批次共12支材料科學實驗樣品。
它們原來長這樣!!!
11月19日,上海科普大講壇邀請「天宮二號」綜合材料實驗裝置研製項目主管設計師、中科院上海硅酸鹽研究所高級工程師艾飛為公眾揭秘了熔煉這些「天外來物」的「八卦煉丹爐」。
現場200餘名觀眾跟著艾飛博士一起走近了「瓊樓玉宇」中的材料科學,了解了太空中高性能材料製造背後的故事。
中科院上海硅酸鹽研究所華子樂、劉錦峰兩位研究員作為對話嘉賓,也為觀眾介紹了不少相關的材料科學知識。
上海市科技黨委書記劉岩、上海科技館館長王小明、中科院上海硅酸鹽研究所副所長楊建華出席講壇。
王小明館長為艾飛博士頒發了上海科普大講壇榮譽證書。
下面,我們就來扒一扒這個神奇的「八卦煉丹爐」!
「八卦煉丹爐」其實是科學家們利用天宮二號上的微重力條件開展實驗的綜合材料實驗裝置,由中科院上海硅酸鹽所牽頭研製。它包括三部分:材料實驗爐提供高溫熱環境;材料電控箱是系統控制和運行的大腦;材料樣品袋是給航天員更換和回收樣品使用的。
看看這個動畫,你會更加了解它!
你可別小看這隻身高半米的黑爐子
它可具備許多讓人眼前一亮的技能
高效節能:100瓦的功率實現1000度的高溫
多點溫度監測:獲得空間環境的傳熱特性數據
高精度樣品位置控制:三維運動送樣,定位精確度0.1毫米
人機界面:首次實現我國有人在軌參與空間材料實驗操作
太空的「寶藏」有很多,微重力、超高真空、超潔凈、強輻射、超低溫等每一個極端特殊條件對科學技術的探索都能帶來極大的幫助。幾十年來,世界上各航天大國都紛紛搶佔太空制高點,尋求太空資源的開發和利用。
我國科學家和工程師們為什麼要利用「八卦煉丹爐」開展材料樣品熔煉和處理實驗呢?這是因為在太空中開展材料合成的材料質量、性能預期要比地面好。
艾飛博士介紹道,在太空微重力作用下,浮力、對流、沉降、靜水壓等現象都極大的減弱,科學家們有希望獲得更高結晶完整性、更高均勻性、更高純度、更大尺寸的材料樣品。用一個形象的比喻,不少科學家希望得到類似火龍果一樣內部均勻分布的材料結構。
你知道嗎?天宮二號材料實驗爐裡面的煉製的材料可都是身懷絕技的「寶物」!
如碲化鋅晶體,可以幫助科學家製造更高效、更靈敏的太赫茲外太空探測器。
如碘化銫閃爍晶體,是高能物理、核醫學成像探測的重要材料。
如陶瓷和金屬的複合材料是一種重要的複合增強性材料,在航空航天很多領域均有應用。
再如碲化鉍晶體是室溫附近性能最佳的熱電轉換材料,用於熱電發電、熱電製冷,是很有前景的新能源材料。
……
暢想未來,我國在天宮二號實驗室之後,即將進入空間站的實施階段。目前,我們在空間站上規劃的材料實驗有兩個大的機櫃——高溫材料科學實驗櫃和無容器材料實驗櫃,將實現材料的合成、製備、分析、處理等等,這樣一體化的平台,預計未來每年可以生產幾十到上百種各類材料。
艾飛博士說:「說不定未來太空材料工廠也將誕生,到時候在太空中進行材料的3D列印,或者在某個小行星直接建材料工廠,就地取材就地製造,都不是天方夜譚了。」
小編好期待
那一天的到來
你們呢
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