中新網(wǎng)北京4月16日電 (記者 孫自法)隨著航天技術(shù)不斷創(chuàng)新進(jìn)步與發(fā)展成熟，人類(lèi)正加速邁向太空時(shí)代。在此背景下，液態(tài)金屬如何進(jìn)軍太空、適應(yīng)極限環(huán)境并應(yīng)用服務(wù)于人們?cè)谔罩械纳钆c工作，這些話(huà)題廣受關(guān)注。

　　適配太空極端環(huán)境

　　記者4月16日從中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所(理化所)獲悉，該所低溫科學(xué)與技術(shù)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室液態(tài)金屬與低溫生物醫(yī)學(xué)中心團(tuán)隊(duì)基于20多年科研攻關(guān)積累的經(jīng)驗(yàn)與成果提出，液態(tài)金屬不僅是適配太空極端環(huán)境的通用功能材料，更是賦能未來(lái)宇航探索事業(yè)繁榮發(fā)展的重要載體。

　　近日，該團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞出版社·藍(lán)》(Cell Press Blue)之邀，以“液態(tài)金屬助力太空探索的蓬勃發(fā)展”為題發(fā)表一篇前瞻性評(píng)述文章，系統(tǒng)構(gòu)畫(huà)液態(tài)金屬太空科技全景，深度解析液態(tài)金屬?gòu)谋菊鲗傩缘叫屡d功能面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，涵蓋能源系統(tǒng)、深空推進(jìn)、太空熱管理、柔性電子、電磁屏蔽、可重構(gòu)機(jī)器人、在軌制造、生命保障及空間光學(xué)等方向。

　　文章共同通訊作者、中國(guó)科學(xué)院理化所劉靜研究員指出，如今，人類(lèi)足跡已穩(wěn)步拓展至近地軌道、空間站，駐留活動(dòng)及月球、火星探測(cè)等也日趨頻繁。經(jīng)過(guò)數(shù)十年發(fā)展，近地空間技術(shù)漸趨成熟，呈現(xiàn)出商業(yè)化、多任務(wù)兼容、成本持續(xù)下降的趨勢(shì)，對(duì)應(yīng)出現(xiàn)太空數(shù)據(jù)中心、太空互聯(lián)網(wǎng)、太空旅游、在軌太陽(yáng)能電站等新興應(yīng)用場(chǎng)景。與此同時(shí)，太空極限環(huán)境對(duì)已有技術(shù)也提出了前所未有的挑戰(zhàn)。

　　在人類(lèi)所掌握的各類(lèi)先進(jìn)材料中，常溫液態(tài)金屬如鎵基、鉍基合金等集高導(dǎo)電/導(dǎo)熱性、優(yōu)異流動(dòng)性、極低飽和蒸氣壓、高表面張力及自愈合性于一身，契合太空領(lǐng)域?qū)Σ牧稀皹O端環(huán)境適配、智能響應(yīng)、長(zhǎng)周期自主可靠”的需求。

　　文章第一作者、中國(guó)科學(xué)院理化所研究生史佳豪介紹說(shuō)，研究團(tuán)隊(duì)闡釋了利用太空微重力環(huán)境作為天然實(shí)驗(yàn)室，揭秘液態(tài)金屬界面物理化學(xué)超?，F(xiàn)象的獨(dú)特價(jià)值，其相應(yīng)研究不僅將推動(dòng)流體力學(xué)、界面科學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展，更有望為微重力下多場(chǎng)耦合理論的構(gòu)建提供關(guān)鍵支撐。

　　助力人類(lèi)星際探索

　　在文章共同通訊作者、中國(guó)科學(xué)院理化所張旭東研究員看來(lái)，此次應(yīng)邀發(fā)表前瞻性評(píng)述，根植于研究團(tuán)隊(duì)在液態(tài)金屬領(lǐng)域20余年的持續(xù)深耕與系統(tǒng)創(chuàng)新。

　　21世紀(jì)初，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)創(chuàng)性提出液態(tài)金屬芯片冷卻技術(shù)，并將其拓展至各類(lèi)高熱流密度散熱應(yīng)用場(chǎng)景。

　　2011年，研究團(tuán)隊(duì)提出全球首個(gè)太空數(shù)據(jù)中心概念和技術(shù)原理并申請(qǐng)相關(guān)專(zhuān)利，為當(dāng)前太空算力基礎(chǔ)設(shè)施的構(gòu)建奠定了早期基礎(chǔ)。

　　2017年，研究團(tuán)隊(duì)依托當(dāng)時(shí)世界第一高橋——北盤(pán)江大橋開(kāi)展自由落體試驗(yàn)，完成了地面模擬微重力環(huán)境下液態(tài)金屬流體行為研究，首次觀(guān)察到溶液中液態(tài)金屬隨重力消失而呈現(xiàn)的自發(fā)變形與電控變形現(xiàn)象，為理解微重力流體行為提供了關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

　　2018年，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步推動(dòng)液態(tài)金屬走向太空，此次首征太空的嘗試，為后續(xù)在軌實(shí)驗(yàn)積累了寶貴的工程經(jīng)驗(yàn)。

　　隨后經(jīng)過(guò)數(shù)年精心準(zhǔn)備，2023年，研究團(tuán)隊(duì)研制的液態(tài)金屬熱管理試驗(yàn)裝置隨夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙成功升空，在中國(guó)空間站完成中國(guó)首次液態(tài)金屬空間熱管理在軌試驗(yàn)，全面驗(yàn)證鉍基合金受控熔化、對(duì)流換熱與多模態(tài)相變控溫等核心技術(shù)，獲取了微重力下液態(tài)金屬的純強(qiáng)迫對(duì)流換熱數(shù)據(jù)。液態(tài)金屬邁入空間在軌應(yīng)用新階段，也為未來(lái)空間核動(dòng)力電源、深空探測(cè)器等大功率裝備的散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了支撐。

　　2026年，研究團(tuán)隊(duì)在專(zhuān)業(yè)學(xué)術(shù)期刊《制冷學(xué)報(bào)》發(fā)表封面文章“太空數(shù)據(jù)中心熱控技術(shù)研究現(xiàn)狀與展望”，系統(tǒng)總結(jié)太空數(shù)據(jù)中心的由來(lái)、發(fā)展趨勢(shì)與技術(shù)需求指出，以液態(tài)金屬冷卻為代表的前沿?zé)峥丶夹g(shù)，將在應(yīng)對(duì)太空高算力芯片極端熱流密度挑戰(zhàn)中發(fā)揮重要作用。

　　在最新發(fā)表的評(píng)述文章中，研究團(tuán)隊(duì)總結(jié)表示，隨著人類(lèi)持續(xù)向著月球、火星乃至更遠(yuǎn)的深空邁進(jìn)，液態(tài)金屬正逐步從實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)研究對(duì)象，轉(zhuǎn)型為未來(lái)促進(jìn)航天技術(shù)發(fā)展的新材料，助力人類(lèi)實(shí)現(xiàn)更安全、更高效、適應(yīng)性更強(qiáng)的星際探索任務(wù)。(完)