国家航天局说话不含糊,吉林大学团队把嫦娥六号带回的月壤一通系统分析,结果呢,居然在样品里找到了天然形成的单壁碳纳米管,还看到了石墨碳,这一条是国际首次,直接给月球演化史丢下一把新钥匙
石墨碳好理解,跟铅笔芯差不多,层层叠叠的碳,日常见过,不稀奇,真正让人眼睛一亮,是天然单壁碳纳米管,单层碳原子卷起来,变成一个中空细管,像极小的吸管,强度高,导电快,导热也猛,被不少人看作未来的高性能材料
问题来了,月球怎么自己长出纳米管?地球上合成这玩意儿,得上精密工艺,控温控压控气氛,一个环节掉链子,管就长歪了,天然环境里此前没见过,这次月壤里冒出来,是巧合吗
团队给出推测,可能不是单一成因,更像多重因素合力,微陨石撞击,火山活动,太阳风辐照一起上,铁元素参与催化,场子架起,碳原子就有机会卷成管,中国科学院的孙亚飞也提醒,这个认识不只对月球有意义,对地球上的材料研究也能点灯
这次样品来自嫦娥六号带回的月壤,团队系统做扫描、成分测、形貌看、结构定、对比旧样、连同缺陷统计、再和月球环境模型对照、最后把线索拼起来,单壁管的形态特征指向铁催化的可能性,路径清晰一截,但还需要更多数据把细节补齐
单壁,顾名思义,就一层管壁,理论上强度更高,跟工业上常见的多壁管比,更轻、更硬、更干净,想象一下,同样重量的材料,抗拉再往上顶一截,导电导热也更顺,能做什么?有人会想到航天复合材,芯片互联,超轻电缆,这些场景都在名单上
再看另一个点,缺陷,听着像问题,其实是记录,材料学里,缺陷就是微观结构的那些空位、错位、断裂,形成过程中留下的脚印,实验室做的碳材料也不可能无瑕,这次团队在月壤碳结构里看到明显缺陷,信息量不小
对比嫦娥五号的样品,六号的缺陷更偏向空点和缺位,怎么理解?有报道说,月球背面历史上的微陨石更猛,撞得勤,能量也高,碳骨架就更容易打出空洞,这一条挺像线索,不过李秀娟也说了,现在数据还不够,结论还是推测,先别跑太快
月球会不会就是一个天然材料工厂?太阳风天天吹,微陨石隔三差五砸,火山曾经喷,温度压力场变化大,铁在那儿做催化,这些条件在地球上难搭齐,纳米管自发生长也就有了舞台,这么想,合理吗
如果这样的天然单壁管能稳定找到,尺寸能控,缺陷能读懂,应用会不会更近?或者说,我们能不能把月球上的生成路线,翻成地球实验室的工艺流程,少走弯路,少烧钱
材料背后是故事,缺陷就是故事的语法,哪里受过撞击,受过辐照,受过热,结构里都会写下来,读懂了缺陷,月球演化这本书,就能翻得更顺
这事还有一个现实意义,天然形成,意味着自然条件在极端环境下也能合成关键材料,这条线一旦跑通,野外制备,就不再只是幻想,太空制造,也不再是科幻的画面
不过,激动归激动,稳着来,样品有限,统计还在跑,生成机理也需要更多证据,铁催化是不是主角,次要因素谁排位靠前,还要慢慢拆
接着会有新进展吗,更多样品会不会带出更多管,背面和正面差别到底多大,下一次返回能不能带回更完整的证据,这些问题,都值得等一等看一看
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