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[科技资讯]离子液体征服红色星球的百变材料

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辰默。

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等级: 兵马大元帅

举报只看楼主使用道具楼主发表于: 2016-11-22 0

　　当你需要工具或者零件来改造房子的时候，你可以去最近的五金商店。但是太空旅行者们可享受不到这种奢侈品。他们在长途太空任务（例如火星任务）的过程中可能必须要自己动手制造工具和零件。在阿拉巴马州亨茨维尔的NASA马歇尔太空飞行中心里，科学家和工程师们利用来自国际空间站的试验数据进行液体研究，来研发可以在进行外太空探索的过程中用来制造方便的工具的液体。
　　

　　图中是2013年连接到国际空间站外部的MISSE-8上的试验样品盘。这些样本盘上盛着环氧树脂离子液体的样品（ionic liquid epoxy samples）。这些液体能够帮助制造未来航天器的复合材料低温储罐。
　　
　　像图中这种由离子液体基环氧树脂(ionic liquid-based epoxy）和商业碳纤维(commercial carbon fibers)制成的复合包装材料压力罐马上就要在阿拉巴马州亨茨维尔的NASA马歇尔太空飞行中心进行低温和压力测试。
　　
　　材料国际空间站试验（Materials International Space Station Experiments，MISSE）连接到空间站的外部已经十年了。在那里，超过4000种材料暴露在恶劣的太空环境中，这其中包括一种叫做离子液体的特殊液体和一种新型环氧树脂。科学家们目前正在研究这两种液体是如何抵御轨道外部环境的。这种类型的液体都具备较低的熔点，并不像普通化学物质一样易燃。它们通常蒸气压很低，这意味着它们不容易蒸发，并且更容易保存在真空中。
　　
　　“因为离子液体的独特的化学性质，我们可以在它们的帮助下，使用类似烤面包的温度来在月球或者火星的土壤中提取金属和氧。”马歇尔中心的材料学家Laurel Karr 说，“被提取的金属可以用作3D打印材料，而氧气可以维持生命或用作推进力。
　　
　　表示，离子液体可以用来溶解火星表面的风化层，无论是对人类还是机器人而言，探索者们通常用于探查火星的钻头寿命都会因此得以延长。
　　
　　“我们钻入行星或者小行星的表面来获得地质研究的样本，” Karr说。“有了这种液体，我们可以获取液体状态的样本，直接在钻取现场进行化学研究。”
　　
　　NASA对这些离子液体有兴趣不仅因为它们对于探索任务的很多用途，还因为它们是环保的化学品。对比目前在地球上使用的提取贵金属的方式，使用离子液体从矿物中提炼金属可以避免对环境造成不良影响。例如，按常规方法提取镍需要在1350摄氏度的环境下使用硫酸来融化材料。因为酸的毒性，这种方式在封闭的航天器里是不切实际的，而离子液体可以在200摄氏度的陨石中提取镍。
　　
　　此外，科学家们也在探究另一种可能性——利用离子液体从空气提取二氧化碳，将其分解成用于呼吸的氧气和用于推进的甲烷，从而在太空中维持生命。许多种离子液体在经过过滤后或在电解或氢化后，甚至可以被制成有用的、可回收的材料，在太空中或地球上使用。
　　
　　离子液体中让人充满兴趣的一种是环氧树脂。Richart Grugel ，马歇尔中心的一位材料学家，已经和他的同事系统地研究了离子液体制成的环氧树脂，发现它们非常坚固，能够很好地结合碳纤维，还可以忍耐低极端的温液氢液氧温度。

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