“富饒”的太空寶藏

太空5個獨特的空間特點，蘊含著材料科學研究的重要寶藏。第一是微重力，在這里我們可以感受到的重力是地球表面的萬分之一甚至更少；第二是超高真空，沒有可以呼吸的空氣，在冰箱這么大的體積里面所存在的也就是兩三個原子分子那么多；第三是超潔凈，沒有灰塵；第四是強輻射，在我們大氣層以外空間里面紫外線特別強，是非常致命的；第五是超低溫，溫度非常低，動輒-200℃。

講到這里，大家可能就要問：寶藏在哪里？對人來說這些太空環(huán)境條件都是致命的，一秒鐘都呆不了，但是這些條件對科學探索來說卻是非常寶貴的，因為它們在地面上難以實現(xiàn)，并且代價高昂。從20世紀以來，航空航天行業(yè)已經(jīng)發(fā)展了幾十年，世界上的航天大國都爭相搶奪太空的制高點，目的就是想開發(fā)資源。

太空中最大的特點是微重力，這跟材料科學研究有很大的關(guān)系，在失重狀態(tài)下，人和物體都會飄浮起來，飄浮就是微重力下顯著的特征。實現(xiàn)微重力環(huán)境，可以搭乘航天飛機、返回艙式衛(wèi)星、飛船，或者在空間實驗室駐留。

在微重力下的材料合成有什么不同呢？在地面上，我們會看到一些常見現(xiàn)象，如對流（流體內(nèi)部由于溫度不均勻會產(chǎn)生流動現(xiàn)象）、沉降效應(yīng)、靜水壓效應(yīng)，這些都是重力引起的，但對材料制作卻是不利因素。比如沉降效應(yīng)，我們?nèi)粘Ｊ褂玫漠a(chǎn)品大部分都是兩種以上的元素組成的，在制造過程中重的密度大的元素往往會下沉，輕的在上面，造成材料分層、不均勻，性能質(zhì)量就下降。材料學家的夢想是材料內(nèi)部均勻分布，這種條件在微重力環(huán)境下就很容易實現(xiàn)，因為此時物體的顆粒都處于飄浮狀態(tài)，材料完整性更好，會更均勻、純度更高，并能達到更大的尺寸，這些東西都是對我們非常有幫助的。