突破3100℃!鎢合金在中國(guó)空間站加熱溫度刷新世界紀(jì)錄

近日，中國(guó)空間站上的無(wú)容器材料實(shí)驗(yàn)柜成功突破3100℃，創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。

太上老君的煉丹爐不是神話，在距離地面大約400公里的中國(guó)空間站，一臺(tái)現(xiàn)實(shí)版的“煉丹爐”成功把鎢合金加熱到超過(guò)3100℃，創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。

金屬鎢是目前已知的熔點(diǎn)最高的金屬，熔點(diǎn)高達(dá)3412攝氏度，比鐵高1800多攝氏度。由于它具有超高的熔點(diǎn)，鎢及其合金能夠在核聚變反應(yīng)堆等極端環(huán)境下使用。長(zhǎng)期以來(lái)，鎢合金在超高溫度下的物理化學(xué)性質(zhì)研究一直是科學(xué)界的難題。

在距離地面約 400 公里的中國(guó)空間站天和核心艙內(nèi)，有一臺(tái)被譽(yù)為“太空煉丹爐”的無(wú)容器材料實(shí)驗(yàn)柜。自四年前進(jìn)入太空以來(lái)，它一直專注于研究高性能材料，如鎢合金、鈮合金等耐熱材料以及新型材料。這些材料在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)等極端高溫環(huán)境中具有重要應(yīng)用價(jià)值。

現(xiàn)在，這臺(tái)“太空煉丹爐”又成功把鎢合金加熱到 3000 多℃，接近太陽(yáng)表面溫度的一半。此次實(shí)驗(yàn)柜的成功，得益于兩大關(guān)鍵技術(shù)的突破：

“懸浮術(shù)”：精準(zhǔn)控制液態(tài)金屬

在地球上，熔化的金屬液體受到重力影響，難以形成均勻的合金。但在太空微重力環(huán)境下，液態(tài)金屬的表面張力使其形成完美的球形。實(shí)驗(yàn)柜通過(guò)靜電場(chǎng)產(chǎn)生的力，將金屬穩(wěn)穩(wěn)托住，使其懸浮在半空中，完全脫離容器接觸，避免了雜質(zhì)污染和外界干擾，實(shí)現(xiàn)了真正的“無(wú)容器”實(shí)驗(yàn)。

“三昧真火”：雙波長(zhǎng)激光加熱系統(tǒng)

實(shí)驗(yàn)柜的雙波長(zhǎng)激光系統(tǒng)是其核心技術(shù)之一。半導(dǎo)體激光負(fù)責(zé)對(duì)金屬表面進(jìn)行快速加熱，而二氧化碳激光則深入金屬內(nèi)部進(jìn)行均勻加熱。兩者配合 300 瓦的大功率輸出，即使是熔點(diǎn)極高的鎢合金，也能被迅速加熱至液態(tài)，形成完美的液球。

通過(guò)“懸浮術(shù)”和“三昧真火”的精妙配合，科學(xué)家們能夠觀察到極端耐熱材料在超高溫下的真實(shí)行為，如鎢合金熔化后的流動(dòng)和冷卻結(jié)晶過(guò)程。這些在地面實(shí)驗(yàn)中難以捕捉的數(shù)據(jù)，正在為我國(guó)新型耐熱材料的設(shè)計(jì)鋪路。

這些研究成果不僅有助于開(kāi)發(fā)新型耐熱材料，還可能應(yīng)用于未來(lái)的航天任務(wù)中。例如，這些材料可以成為宇宙飛船的“鎧甲”，抵御穿越大氣層時(shí)的高溫；也可以作為火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的“心臟”，在極端高溫下保持穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。