为何要到中国空间站做实验？“好比‘画龙’30载，今朝空间‘点睛’”
转自：上观新闻
“我们已经在地面开展了30多年空间环境模拟实验，现在有机会到空间做在轨实验，好比‘画龙’30载，今朝空间‘点睛’。”11月13日，中国空间站材料类科学实验样品交接仪式在中国科学院上海硅酸盐研究所举行，西北工业大学王海鹏教授告诉解放日报·上观新闻记者，他所在的空间材料科学与技术重点实验室，由魏炳波院士创建领衔，该团队长期从事金属材料空间环境地面模拟研究，空间站为新材料研制提供了新机遇，天地之间物理条件的差异会在材料研制过程中产生新的规律。
【无容器，可以得到更高纯度和更均匀的材料】
本批实验样品主要是高温合金类材料，10月31日随神舟十六号载人飞船返回舱从空间站返回地面，分别来自中国科学院金属研究所、西北工业大学、清华大学、上海交通大学。
西北工业大学此次接收的实验样品，是空间“无容器实验柜”下行的第五批样品。作为国内首个、国际上第二台在轨运行的“无容器”实验设施，“无容器实验柜”于2021年4月随空间站核心舱发射上天，其最高加热温度可达3000℃，达到国际领先水平。
所谓“无容器实验柜”，即实验样品无需容器，好比发射一颗炮弹，先把实验样品装在弹匣里，到了空间把它释放出去，让其飘浮在空中，实验结束再把它回收到弹匣里。
对于“无容器”，王海鹏深有感触，“如果有容器，实验样品容易和容器壁发生反应；无容器，则可以得到更高纯度和更均匀的材料”。
“我们正在研究一种新型钛合金，液态钛合金在地面受重力作用容易变形，导致对其物理性质的测定精度偏低，这次是探究它在微重力和高温条件下的物理性质。就像液滴，在地面偏离球形，但在外层空间，可以调控为完美的球形，这对于密度测定而言，越是完美的球形，测定精度就越高。”王海鹏告诉解放日报·上观新闻记者，今年8月，从空间站已经下行了液态合金相关的数据，接下来他很期待对冷却下来的固态样品展开研究。据了解，这种新型钛合金具有良好的抗腐蚀和机械性能，可用于航空、航天、航海等领域。
【在地面生产芯片，怎么提纯都提不干净】
“芯片里杂质的影响就像电视机上的雪花点，杂质越少品质越高。我们研究的铝纯度高达99.99995%，在国际上比较领先，但对于芯片制造还是不够。”上海交通大学教授孙宝德告诉解放日报·上观新闻记者，在地面生产芯片时，受重力影响大，怎么提纯都提不干净，他期待着通过空间实验，有助于研究这一材料提纯的机理，“如果未来纯度能够达到99.99999%，将对芯片制造带来极大提升。
上海交通大学此次接收的实验样品来自空间站“高温材料实验柜”。高温材料实验柜2022年10月随梦天舱成功发射，并于今年6月返回了第一批实验样品。高温材料实验柜可在微重力下支持材料的高温加热、定向凝固、实时测量等功能，其两个高温炉的最高加热温度分别为1200℃和1600℃，处于国际领先水平；其X射线透射成像，是国际上首次在载人空间站开展，可实时观察样品加热和凝固过程。
中国空间站目前已经转入在轨运行阶段，各个科学实验柜正在开展空间材料、空间生命、基础物理等微重力实验。其中，高温材料实验柜和无容器材料实验柜均由上海硅酸盐所牵头完成研制。
题图来源：从空间站返回地面的实验样品。黄海华摄