清華新聞網(wǎng)11月17日電 北京時(shí)間2025年11月14日16時(shí)40分，神舟二十一號(hào)載人飛船返回艙攜帶中國(guó)空間站第九批空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)樣品在東風(fēng)著陸場(chǎng)成功著陸。由清華大學(xué)能源與動(dòng)力工程系李水清教授團(tuán)隊(duì)牽頭、中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所聯(lián)合研制的“微重力半導(dǎo)體納米材料火焰合成機(jī)制研究”項(xiàng)目的單液滴燃燒器、采樣板與火焰合成過(guò)濾窗一同順利返回地面。
項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)參加下行樣品交接儀式
11月15日凌晨0時(shí)40分，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員在中國(guó)科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心參加了科學(xué)實(shí)驗(yàn)樣品的交接儀式，下行樣品安全完整地交付給項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)。
項(xiàng)目下行樣品
該項(xiàng)目聚焦的火焰合成技術(shù)，具有一步連續(xù)合成、設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、材料適應(yīng)性廣的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，可在毫秒尺度內(nèi)完成蒸發(fā)、燃燒、成核與生長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)原子級(jí)別元素?fù)交?，尤其適合空間原位資源利用中復(fù)雜組分、多元顆粒材料的一步制備。同時(shí)微重力環(huán)境消除了地面重力導(dǎo)致的浮力對(duì)流和沉降等影響，也為揭示燃燒與材料合成的底層物理化學(xué)機(jī)制提供了理想環(huán)境。研究團(tuán)隊(duì)為此次空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù)專(zhuān)門(mén)研制了“預(yù)混平焰+單液滴發(fā)生”的一體化燃燒器，歷經(jīng)18個(gè)月的在軌實(shí)驗(yàn)，圓滿(mǎn)完成了預(yù)期的各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，首次在空間微重力條件下實(shí)現(xiàn)了自由飛行單液滴的穩(wěn)定點(diǎn)火及燃燒，并首次在空間微重力環(huán)境實(shí)現(xiàn)了顆粒材料的氣相合成，成功在軌收集到Al?O?與Y?Al?O??顆粒，完成了從火焰結(jié)構(gòu)調(diào)控到顆粒實(shí)際生成的完整驗(yàn)證鏈條。項(xiàng)目還發(fā)現(xiàn)了飛行燃燒液滴在微重力極端條件下的碰壁反彈機(jī)制，觀(guān)測(cè)到燃燒或冷態(tài)液滴與高溫金屬采樣板發(fā)生“熱態(tài)反彈/冷態(tài)黏附”分化行為，揭示了類(lèi)似“萊頓弗羅斯特效應(yīng)”（Leidenfrost effect）的獨(dú)特動(dòng)力學(xué)行為。
空間單液滴燃燒與反彈
此次任務(wù)的圓滿(mǎn)成功，標(biāo)志著我國(guó)實(shí)現(xiàn)空間原位制備關(guān)鍵顆粒材料的前沿探索邁出了關(guān)鍵的一步。研究為未來(lái)我國(guó)長(zhǎng)期地外探索中利用星球原生資源進(jìn)行關(guān)鍵功能材料（如能源催化劑、電池材料、傳感器等）的“太空原位制造”提供了科學(xué)層面的可能。同時(shí)，該技術(shù)在地面轉(zhuǎn)化的成果也已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化推廣，研發(fā)的高性能納米粉體材料已在紅外光學(xué)、特種電池、高端生物陶瓷等尖端領(lǐng)域取得應(yīng)用。后續(xù)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)將立即對(duì)返回的空間實(shí)驗(yàn)樣品開(kāi)展全面的天地比對(duì)分析，以系統(tǒng)揭示微重力條件對(duì)顆粒生成過(guò)程的影響。
供稿：能動(dòng)系
編輯：李華山
審核：郭玲
