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可3D打印的火星混凝土问世:移民火星或不再是梦

2016-01-13 09:19
seele_jin
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  看起来火星已经成为美国宇航局(NASA)的头号目标任务,而且他们考虑得相当长远而周全:不仅仅要完成一次往返履行,而且准备在那里待更长的时间。这也是NASA在去年发起设计火星居所挑战赛的原因。此次比赛的头奖于2015年9月份被授予了一个完全用冰3D打印火星房屋的设计方案。不过如今来自美国西北大学的研究人员已经找到了更加可行的替代材料:一种完全用火星上的材料制成的可3D打印混凝土。

  这种混凝土,使用的并不是我们常见的碎石、水泥和水——这些火星上并不常见。相反研究人员名使用的是砾石骨料和一种特殊的粘结剂——也就是熔硫,后者在这颗红色星球上十分丰富。

  研究团队使用氧化硅、氧化铝、氧化铁和氧化钛模拟出的火星土壤。

可3D打印的火星混凝土问世:移民火星或不再是梦

  据了解,完成这项发明的是西北大学McCormick工程学院的副教授Gianluca Cusatis和他的团队。据Cusatis称,这种特殊的混凝土混合物具有一些显着的优势,而这些特点无疑也会吸引那些正在寻求在地球上3D打印房屋的创新者们。比如当下的混凝土往往需要28个小时才能凝固,而这种新的混凝土只需两到三个小时即可凝固,这使它非常适合3D打印技术。另外它也非常耐腐蚀,强度是典型的硫磺混凝土的两倍多。研究人员们认为,这种材料的强度足以在火星上建造摩天大厦(火星的重力也被考虑在内)。尽管这种材料的确切强度仍然有点神秘,它可能来自于细小的火星土壤颗粒,结合了土壤与硫磺发生的一种化学反应的结果。事实上,当这种混凝土断裂之后,再将其重新熔化、重新铸造,它会变得强度更高——这有可能是颗粒度进一步减小的缘故。

可3D打印的火星混凝土问世:移民火星或不再是梦

  火星上的硫磺颗粒(左),比地球上的要小得多

  而且,这种混合也使其材料的效率 更高。“典型的硫磺混凝土主要使用沙子,它是惰性的,只是填料。”Cusatis解释道:“而在我们的火星混凝土,其中的硫磺不只是粘合剂,它还能够与火星土壤中的矿物发生反应。这就完全改变了整个结果。”Cusatis的团队专门针对这一有趣的材料撰写了一篇论文发表在了《Construction and Building Materials》杂志上,该论文的第一作者是前博士生和Cusatis的前研究员Roman Wendner。

  不过,可能有朋友会问了:既然这种材料这么好,为什么我们不在地球上使用使用这种材料?实际上,在地球上也有硫磺混凝土存在,只不过使用的不多。因为它有一个主要的限制:对火和热非常敏感。它的熔点只有115.2摄氏度,这就使大楼根本经受不住一点火灾。“它的防火性能是一个问题。”Cusatis,“但是如果是首次殖民的话,火灾就不是问题,主要的问题是如何让建筑更加安全耐用,并且在陨石冲击中存活下来。”不过,他们也正在研究更多的方法,希望能够使这种材料更加防火、防爆。

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