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为什么要到宇宙空间去进行材料加工?

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地球上的所有物体无时不在受着地球的吸引力,也就是重力的影响。我们的生活和工作都是在有重力的环境下进行的。但是,在宇宙航行中,不论是航天飞机、卫星、飞船还是宇航员本身,都处于失重状态,或者只受微小的重力和其它外力。

宇宙空间实验室

在微重力条件下会出现许多新奇的现象。例如:在地球上蜡烛会持续燃烧。这是因为在燃烧时火焰周围的空气受热膨胀,向上升起,周围的冷空气流过来补充,从而不断带来氧气,使燃烧能够继续下去。空气能够产生对流,也是因为有重力的缘故。在微重力的环境中,对流基本上不存在。蜡烛开始燃烧不久,即把周围空气中的氧气消耗掉,由于没有氧气补充,所以蜡烛很快就会熄灭。

宇宙空间加工设备

在地球上将砂子放入水中,用不了多长时间,在重力的作用下,砂子将沉入容器的底部。而在微重力环境中,砂子不会下沉(实际上,在无重力的环境中,无所谓上下)。空间飞行器不仅提供了微重力的条件,同时还提供了无尘、无菌的超净环境。这为开辟全新的空间材料科学提供了实现的条件。一些发达国家已经着手微重力材料加工实验,并准备进行商业化生产。

宇宙飞船联合体

微重力材料加工目前主要用于以下几个方面:

一、金属材料。

由于微重力条件下液体中的分层和沉淀现象消失,可以在宇宙空间制造在地球上难以制造的均匀混合的合金,还可以制造气孔微细且分布均匀的低比重泡沫金属。这些合金具有特殊的物理特性,有的可以用来制备新型的超导材料。

二、半导体材料。

在微重力的优越条件下可以制造出成份均匀、结构完整、性能优异的半导体材料,这将大大促进微电子工业的发展。

十万个为什么-空间材料加工

三、光学玻璃及其它复合材料。

利用在微重力条件下,各种比重不同的物质可以均匀混合的特点,可以制造出掺杂各种金属氧化物的玻璃,也可以制造出金属与陶瓷的混合物。这些新型材料有的是有特殊的光、电、磁性质,有的是有高硬度、高抗磨损性和抗腐蚀性。这些材料在现代科技中具有不可替代的重要作用。

四、药物加工与高分子材料。利用宇宙空间的高清洁度的环境以及可以不使用容器进行加工等特点,可以实现极高的提纯技术,还可以制备各种高分子材料和活性材料以及在地球上难以制取的各种药品。

未来太空展望图

专家们预测,一个在宇宙空间进行微重力材料加工的产业正在兴起。它不仅能源源不断地提供自然界中见不到的新材料,而且会对自然科学及各种应用技术的发展起到有力的促进作用。

QQ:279582008

—— 100000whys

100000whys
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