新型微波製程可讓太空人就地取材用月球塵埃製磚
如果你要把載人火箭送上月球,你最不想做的事就是用又大又笨重的水泥袋把飛船壓垮。也就是說,如果太空人打算在月球上生活一段時間,他們就需要在月球表面建造某種結構。考慮到這一窘境,一些研究小組正在探索太空人可以使用的不同方法,以便將碎石(月球表土)轉化為建築材料。具體到生產磚塊,過去的工作涉及利用太陽能聚光器和高功率雷射等設備。
另一種替代方法是微波燒結法。簡而言之,就是將鬆散的岩石塊暴露在超高頻微波下。岩石中天然存在的金屬顆粒會將微波轉化為熱能(熱),使它們融合在一起。最終形成堅固的材料塊。
使用微波燒結法製造月球磚的優點包括:它比其他建議的方法更快、更節能,而且不需要任何添加劑。但遺憾的是,迄今為止所進行的實驗所生產的月球磚在結構上有缺陷,沒有任何實際用途。
這就是這項技術的新變化所在。它是由Hyu-Soung Shin 博士及其韓國土木工程和建築技術研究所的同事開發的。
科學家首先使用傳統的微波燒結法,將一種名為KLS-1 的商用雷公石模擬物製成實心磚。由於加熱過程並不像以前的研究那樣在整個材料中均勻進行,因此磚塊在局部熱點和冷點之間出現了內部裂縫。
經過一些實驗,發現可以透過先在真空中將KLS-1 加熱到250 ºC (482 ºF)約八小時來解決這個問題。然後將材料放入多模式微波燒結爐,在內部溫度為1,080 °C (1,976 ºF)的條件下保持10 分鐘。在最後一步中,將月塵在室溫下冷卻約16 小時。
其中一塊成品磚韓國土木建築技術學院
最後製成的磚塊沒有裂縫,而且磚芯取樣顯示,每塊磚的密度、孔隙率和抗壓強度都是一致的。
科學家在一篇關於其研究的論文中指出:”物理和機械性能的強大可重複性和相似性驗證了微波燒結法在製造適合用作月球建築材料的大型均勻砌塊方面的可行性。”
該論文最近發表在《建築工程學報》。