中新網(wǎng)北京7月4日電 (記者 孫自法)記者7月4日從承擔(dān)中國(guó)載人航天工程空間應(yīng)用系統(tǒng)的中國(guó)科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心(空間應(yīng)用中心)獲悉，中國(guó)科學(xué)院院士、西北工業(yè)大學(xué)教授魏炳波團(tuán)隊(duì)在中國(guó)空間站開(kāi)展的高性能難熔合金研究，近期成功取得難熔合金熔體的關(guān)鍵熱物理性質(zhì)等多項(xiàng)空間材料凝固制備科學(xué)新發(fā)現(xiàn)，將有力推動(dòng)難熔合金從地面研究向外太空研究的拓展，為中國(guó)空間材料科學(xué)理論研究、新型高性能的難熔合金材料制備等奠定重要基礎(chǔ)。
高性能難熔合金是戰(zhàn)略性、特種稀有金屬材料，熔點(diǎn)通常超過(guò)2000攝氏度，具有“超高溫、高活性”等特征，在高溫下具有良好的熱學(xué)、力學(xué)服役性能，因此常被用于制造高溫、高速、高壓等關(guān)鍵部件。不過(guò)，在地面環(huán)境下的難熔合金研究長(zhǎng)期受重力、容器等條件制約，難熔合金液態(tài)性質(zhì)的精確測(cè)定與快速凝固合成制備存在困難，中國(guó)空間站無(wú)容器材料實(shí)驗(yàn)柜提供的“無(wú)容器+長(zhǎng)時(shí)微重力”環(huán)境，可為高性能難熔合金研究另辟蹊徑。
2021年4月，無(wú)容器材料實(shí)驗(yàn)柜隨中國(guó)空間站天和核心艙發(fā)射升空。中國(guó)科學(xué)院空間應(yīng)用中心應(yīng)用發(fā)展中心主任張偉研究員表示，無(wú)容器材料實(shí)驗(yàn)柜是天和核心艙內(nèi)三大科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜之一，利用靜電場(chǎng)所提供的電場(chǎng)力，使材料樣品在真空環(huán)境中保持穩(wěn)定懸浮狀態(tài)，避免了與容器壁接觸的影響，加熱溫度可達(dá)3000攝氏度，可進(jìn)行金屬、非金屬等無(wú)容器深過(guò)冷凝固和熱物理性研究。
隨后，魏炳波院士團(tuán)隊(duì)制備的10余種數(shù)百個(gè)高性能難熔合金樣品，先后在中國(guó)空間站無(wú)容器材料實(shí)驗(yàn)柜進(jìn)行6批次在軌實(shí)驗(yàn)，成功完成難熔合金微重力條件下的靜電懸浮、加熱熔化、降溫、過(guò)冷、凝固、熱物理性質(zhì)測(cè)定等重要實(shí)驗(yàn)，其中，4批次難熔合金已搭乘神舟飛船返回艙回到地面。
該團(tuán)隊(duì)骨干成員、西北工業(yè)大學(xué)教授王海鵬說(shuō)，中國(guó)空間站提供了出色而穩(wěn)定的微重力環(huán)境，通過(guò)對(duì)最早一批返回的鈮合金、鋯合金、鈦合金開(kāi)展研究，團(tuán)隊(duì)獲取了超高溫狀態(tài)下難熔合金的液態(tài)密度、熱膨脹系數(shù)、熱輻比等關(guān)鍵性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)一系列有重要科學(xué)價(jià)值的新成果，多個(gè)研究成果發(fā)表在材料領(lǐng)域重要期刊上。
這些成果主要包括：發(fā)現(xiàn)微重力液滴凝固的渦旋型特殊組織結(jié)構(gòu)、闡明微重力凝固收縮的動(dòng)力學(xué)規(guī)律、揭示微重力和無(wú)容器共同作用下共晶合金解耦生長(zhǎng)的內(nèi)在機(jī)理、實(shí)現(xiàn)太空環(huán)境凝固合金的微觀組織與宏觀形態(tài)的雙調(diào)控等。
王海鵬透露，目前，團(tuán)隊(duì)正在計(jì)劃開(kāi)展自然界中熔點(diǎn)溫度最高的金屬鎢及其合金的太空環(huán)境合成研究，這將成為空間難熔合金材料研究的新高地。
中國(guó)空間材料科學(xué)研究始于1986年的國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)，但長(zhǎng)期面臨空間實(shí)驗(yàn)條件匱乏的難題。
魏炳波院士參加中國(guó)科學(xué)院第二十一次院士大會(huì)在會(huì)場(chǎng)留影。中新網(wǎng)記者 孫自法 攝作為中國(guó)載人航天工程空間材料科學(xué)領(lǐng)域首席科學(xué)家，魏炳波院士接受媒體采訪時(shí)指出，中國(guó)空間站的全面建成，為空間材料科學(xué)的發(fā)展開(kāi)辟了更加廣闊的前景。
他認(rèn)為，“未來(lái)我們一定會(huì)取得更多的國(guó)際領(lǐng)先成果，利用空間環(huán)境的特殊性，制備或合成出一些在地面上難以獲得的新材料，并轉(zhuǎn)化為新質(zhì)生產(chǎn)力，更好地服務(wù)于科技強(qiáng)國(guó)建設(shè)。”(完)