天宮「煉丹爐」創世界紀錄 3100℃煉耐熱新材 無容器材料實驗櫃熔化鎢合金等 助力航空製造發展

香港文匯報訊（記者 劉凝哲 北京報道）中國空間站再次實現新的突破，助力新型材料研發。據央視新聞報道，有「煉丹爐」之稱的中國空間站無容器材料實驗櫃成功突破3,100℃，創造了新的世界紀錄。多位中國科學家在日前中國材料大會的學術研討中表示，無容器材料科學實驗櫃作為中國首個、國際上第二台在軌運行的同類實驗設施，具有更高的技術指標和實驗支持能力，達到了國際領先水平。依託無容器材料實驗櫃，中國空間站開啟了大規模開展無容器材料加工和熱物性測量的新篇章。

「太上老君的煉丹爐」不再是神話，而是現實。央視新聞報道，位於天和核心艙裏面的無容器材料實驗櫃，在軌運行四年來，一直忙着「煉丹」，只不過煉的不是長生不老的丹藥，而是能扛住火箭發動機烈焰的鎢合金、鈮合金等「耐熱高手」，以及一些新型材料。

為材料提供微重力特殊環境

材料科學主要研究物質結構、屬性和加工過程之間的關係。在地面，這些關係受重力的強烈影響，很難對材料微觀現象獲得深入認識。中國空間站的建成，其空間微重力和超高真空等環境可以為材料科學研究提供特殊的實驗環境。

作為最早進入空間站的無容器實驗櫃，其原理是一種「懸浮術」，可以理解為「在不接觸鍋碗瓢盆表面的情況下，將食物烹飪成美食」的懸浮加工方式。在太空微重力環境中，液態金屬的表面張力把它們捏成圓滾滾的「仙丹」，實驗櫃再通過靜電場產生的力，就能將金屬穩穩托住，懸在半空，既不沾雜質，也不被干擾，真正實現了「無容器」。

雙波長激光系統助力熔化

中國科學院空間應用中心研究員張偉此前介紹，中國的無容器實驗櫃具備超過3,000攝氏度的材料加工與實驗條件，遠高於2,100攝氏度的國際空間站同類實驗裝置。近期在航天員協助下成功完成了鎢合金加熱到超過3,100℃的實驗，刷新了國際上空間材料科學實驗最高加熱溫度的紀錄。這一實驗的成功，還歸功於實驗櫃的雙波長激光系統。半導體激光「強攻」金屬表面，二氧化碳激光負責「滲透」加熱內部，再配合300瓦的大功率輸出，哪怕是鎢合金這種熔點極高的「頑固分子」，也架不住兩種激光聯手，被燒化成液球。

鎢合金憑借其高密度、超高熔點（3,410℃）、優異的機械強度及耐腐蝕性等特性，在現代工業、軍事、醫療和科技領域具有不可替代的作用。此次鎢合金在軌加熱到超過3,100℃的實驗，助力科學家看清極端耐熱材料在超高溫下的狀況，例如鎢合金熔化後怎麼流動、冷卻時怎麼結晶等地面實驗無法捕捉的數據，為中國新型耐熱材料的設計鋪路。另據報道，無容器材料櫃已下行多批實驗樣品，其成果成功助力航空發動機葉片耐溫性能提升。