天宫二号上的“八卦炼丹炉”

这是我们的记者黄鑫

11月18日下午， 两个宇航员于11月11日返回地面，11日，11日，11日，11日，11日，11日，11日，11日，11日，11日，11日，11日，11日，11日，11日，11日，11日，11日，11日，11日，11日，11日，11日，11日，11日，11日，11日，11日，11日，11日， 当晚9点，中国科学院上海硅酸盐研究所的研究人员拿到了空间实验的材料，并将把它们交给科学家进行详细的性能测试和分析。

11月19日，天宫二号综合材料实验装置开发项目负责人、上海硅酸盐研究所高级工程师艾菲博士向公众展示了含有这些“天体异物”的“八卦熔炼炉”。

天宫二号作为中国载人航天领域过去和未来最重要的纽带，是一个真正的空间实验室。在这个“一室一厅”的实验室里，有几十项实验任务需要完成，其中之一就是在太空中制备高性能材料。上海硅酸盐研究所研制的“八卦高炉”是一座“黑炉”，高半米，重约21公斤。它被命名为材料实验炉。据艾菲称，该试验炉高效节能。它仅用100瓦(大约一个灯泡的功率)就能达到近1000℃的高温。这种效果只能通过使用多种专利隔热技术来实现。

如果你戴上“透视眼”，深入高炉，“左轮”结构设计巧妙独特。一次可同时将6种材料装入“料盒”，拉动“触发”开关，实验材料依次自动进入高温“桶”，完成材料生长过程。这一次，在天宫二号的材料实验中，宇航员手动打开“八卦高炉”两次更换样品，从而完成了12个新的材料实验。

"我们的科学家将进一步测试和分析这些在太空环境中合成的材料的神奇之处。"艾菲说，太空“八卦高炉”的12种材料包括金属合金、半导体材料、功能晶体、薄膜和复合材料。微重力、超净和空间超高真空等特殊条件构成了理想的材料实验环境。在天宫二号的八卦高炉中经过65天的精炼后，这种新材料有望具有比地面更均匀的成分和更好的性能。

"材料科学家渴望太空中的微重力条件."艾菲说。例如，许多材料科学家最想要的是像火龙果这样具有均匀分布的颗粒的材料。然而，大多数日常用品由两种或两种以上的元素组成。在重力的作用下，密度高的元素下沉，密度低的元素在表面形成层。这种不均匀性将导致材料的低质量和低性能。空间微重力下的材料合成可以避免这种分层问题，并获得类似火龙果的结构。

在太空环境中，许多材料的形成过程会发生变化，导致最终材料的性质发生变化。天宫二号已经完成了12种新材料的实验，包括半导体光电材料、功能晶体、纳米介孔材料和新型金属基复合材料。所有的实验材料都是中国第一，是未来世界的“英雄材料”，为新一代光纤通信、高能物理和核医学成像以及大型飞机发动机的高温涡轮叶片带来“未来之光”。

第一次人类太空材料实验始于1969年。迄今为止，美国、俄罗斯、欧洲和其他国家已经完成了数千次太空材料实验。然而，自1987年我国首次利用可回收卫星进行空间材料科学实验以来，仅完成了10次材料实验，获得了几十个材料样品。实验的数量和样本的数量相对较少。

艾菲说，尽管中国的太空材料实验起步较晚，但它的后发优势更强。据估计，中国的载人空间站将在2022年左右基本建成，届时一年内可能进行几十到几百次材料实验，超过中国过去30年空间材料样品的总和，这是令人满意的。

目前，中国空间站上计划有两个用于材料实验的大型机柜:高温材料科学实验室机柜和无容器材料实验室机柜艾菲表示，这些机柜是一个比冰箱更大的综合实验平台，集材料合成、制备、加工、分析、加工和测试于一体，可以在轨道上运行10年甚至更长时间。一旦有了这样一个长期的实验平台，科学家和工程师就可以进行更加详细和深入的材料实验研究。

《中国科学新闻》(第四版，2016年11月21日)