6月21日，隨“神十五”返回的空間站高溫材料科學(xué)實驗柜（高溫材料柜）首次下行材料樣品，以及無容器實驗柜下行的第四批樣品，在中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所交付給相關(guān)科學(xué)家。

(資料圖片)

據(jù)悉，本批空間材料實驗樣品于6月4日隨神舟十五號載人飛船返回艙從中國空間站返回地面。

無容器柜自2021年4月29日隨天和核心艙成功發(fā)射后，先后成功完成并返回了3批次樣品，這是第四批樣品。為保證天地對比實驗的效果，上海硅酸鹽在地面也開展了大量匹配實驗，以提高空間實驗的效率和效果。

無容器材料科學(xué)實驗系統(tǒng)主任設(shè)計師、上海硅酸鹽所研究員余建定介紹，無容器實驗柜材料樣品一盒可裝載29個樣品，共有10盒樣品，此次帶回了的樣品中既有金屬材料，也有非金屬材料，“有的對于研發(fā)大飛機葉片，提升其性能，會起到重要作用；有的則意在對小行星早期的星胚形成過程進行探索”。

空間站高溫材料柜自2022年10月31日隨夢天艙成功發(fā)射后，在軌先后開展了組裝調(diào)試、功能檢測、科學(xué)實驗等工作任務(wù)，并于今年5月完成了第一批空間材料科學(xué)實驗。

本批次隨高溫材料貨包返回的樣品包括五個高溫材料實驗樣品和3盒無容器材料實驗樣品，分別交接與分發(fā)給中國科學(xué)院金屬研究所、西北工業(yè)大學(xué)、中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所、中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所、中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)、上海電機學(xué)院，涉及高溫合金、半導(dǎo)體材料、功能晶體等。

“今天接收材料，我們昨晚興奮得到凌晨兩三點，都沒睡著。”高溫材料科學(xué)實驗系統(tǒng)主任設(shè)計師、上海硅酸鹽所研究員劉學(xué)超在交接儀式現(xiàn)場，打開了第一支樣品管。

擰開螺絲、撤出墊片，一支長約20厘米的石英管子被從陶瓷保護管中取出。看到烏黑泛光，表面起泡的銦硒半導(dǎo)體晶體，劉學(xué)超高興地說：“很成功，晶體長得不錯！”

一次偶然的機會，上海電機學(xué)院金敏教授在辦公室“手撕”銦硒半導(dǎo)體這種層狀材料，無意中將其折疊又展開，發(fā)現(xiàn)它竟然沒像其他半導(dǎo)體材料那樣脆生生斷裂，而是具有柔韌的塑性。于是，他對這種材料產(chǎn)生了興趣。在國際著名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》雜志上發(fā)表相關(guān)論文后，金敏又聯(lián)系更多同行，進一步研究銦硒半導(dǎo)體。“一般半導(dǎo)體材料在空間生長，晶體的缺陷可減少上百倍。”他說，希望從這次獲得的空間生長晶體中，探尋這種材料的更多奧秘。

高溫材料柜是由我國自主研制的重大空間微重力材料科學(xué)實驗裝置，是開展太空微重力材料科學(xué)實驗的重要平臺，可在微重力下支持材料的高溫加熱、定向凝固、梯度生長、快速冷卻、磁場攪拌、參數(shù)實時測量、實時觀察等功能，是我國最新一代的空間材料實驗裝置之一。

該實驗柜的加熱溫度和單批次樣品數(shù)量都處于國際領(lǐng)先水平，X射線透射成像功能在國際上屬首次上行至空間站。高溫材料柜采用標準化、模塊化設(shè)計，支持在軌更換和升級。

與我國以往的空間材料實驗裝置相比，高溫材料柜在加熱溫度、樣品尺寸、溫場模式、外部調(diào)控、精密生長、實時觀察等功能方面都有了較大發(fā)展和提高，有效拓展了空間微重力材料研究的深度和廣度，將長期在空間站為材料的微重力研究提供支持。由于功能的升級和拓展，高溫材料柜能夠支持的材料研究將涵蓋功能晶體、高溫合金、新型金屬合金、半導(dǎo)體材料、特種玻璃、納米材料、生物材料等眾多材料，將促進微重力下材料的成分、結(jié)構(gòu)、性能的調(diào)控及其機理的研究，對我國突破卡脖子材料中的關(guān)鍵科學(xué)和技術(shù)問題具有重要意義。

作者：許琦敏

攝影：袁婧

責(zé)任編輯：任荃

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