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中子揭示太空玻璃的奥秘

导读 研究人员已经开发出在太空中制造不同类型玻璃的技术,揭示了光学技术进步的潜力。得益于人类的聪明才智和零重力,我们从太空科学中获得了重...

研究人员已经开发出在太空中制造不同类型玻璃的技术,揭示了光学技术进步的潜力。

得益于人类的聪明才智和零重力,我们从太空科学中获得了重要益处。想想内置导航系统和摄像头的智能手机。

这些变革性技术似乎在一夜之间融入了我们日常生活的节奏。但它们诞生于多年来发现和开发能够承受大气层外恶劣环境的材料。它们的发展源于数十年来在基础科学领域奠定的基础,以了解原子在不同条件下在不同材料中的行为。

材料科学的突破

在此基础上,一个全球研究团队为未来在太空中制造材料(而非为太空制造材料)的实验设立了新的基准。该团队的成员来自美国能源部的橡树岭和阿贡国家实验室、材料开发公司、美国国家航空航天局、日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)、ISIS 中子和介子源、阿尔弗雷德大学和新墨西哥大学。他们共同发现,许多种类的玻璃(包括可用于开发下一代光学设备的玻璃)具有相似的原子结构和排列,可以在太空中成功制造。

“我们的想法是探索太空制造背后的机制,从而生产出地球上不一定能找到的材料,”Jörg Neuefeind 说道,他于 2004 年加入 ORNL,负责在该实验室的散裂中子源 (SNS) 上建造一台名为 NOMAD 的仪器。NOMAD 是世界上最快的中子衍射仪,它通过观察中子如何从原子上反弹来帮助科学家测量原子的排列。NOMAD 是 SNS 的 20 台仪器之一,这些仪器帮助科学家解答重大问题并激发无数创新,例如更有效治疗疾病的药物、更可靠的飞机和火箭发动机、油耗更低的汽车,以及更安全、充电更快、使用寿命更长的电池。

太空制造的进步

JAXA 地球上的操作员使用悬浮器通过远程控制在国际空间站 (ISS)上制造和熔化玻璃。悬浮器用于在实验期间悬浮材料样品,以避免与其他材料接触而产生的干扰。

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