宇航员未来或能用钛和火星岩石3D打印工具和零件

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对于将在月球或火星上呆很长时间的第一批宇航员来说，大多数这些材料将需要花大价钱从地球上送来。理想情况下，宇航员将能够利用他们周围的资源--即使那大部分只是岩石和泥土。

为此，科学家们一直在试验如何直接用覆盖在月球和火星表面的岩石“土壤”制作栖息地、建筑材料、工具、部件和其他东西。这可能包括使用3D打印机、高功率激光器或集中阳光来熔化材料，或将其压缩成砖块来制造所需的形状。

在这项新研究中，WSU的研究人员测试了模拟的火星岩石与钛合金混合后的效果，钛合金因其强度高、重量轻、耐热性好而经常被用于太空探索。因为他们显然无法得到真实的东西，所以他们使用了一种旨在模仿红色星球尘土的人造物质。

一个高功率的激光器将混合材料加热到超过2000℃的温度，使其熔化。然后，研究小组将这种熔化的液体形成不同形状和尺寸的部件，并将其冷却成一种陶瓷材料。在它冷却后，他们测试了其强度和耐久性。

研究小组在混合物中加入了不同数量的火星表岩屑模拟物--5％、10％和100％（重量百分比），并发现所产生的材料有不同的表现。也许令人惊讶的是，5%被证明是最佳用量，因为它在冷却时没有开裂或起泡，并被发现比单独的钛合金性能更好，拥有两倍以上的硬度。

由100%的火星表岩屑模拟物制成的材料在冷却时开裂，并在耐久性测试中磨损得最快，这意味着它不适合作为建筑材料。但研究小组表示，它仍然可以作为防辐射涂层。

当然，仍有很多改进的余地，但该团队说，这项概念验证研究表明，这个想法可能是可行的。进一步的完善可以通过实验不同的材料和技术来完成。

该研究的通讯作者Amit Bandyopadhyay说：“这确定了它是可能的，也许我们应该朝这个方向考虑，因为它不仅仅是制造塑料零件，因为它是脆弱的，而是金属陶瓷复合零件，它很强大，可以用于任何种类的结构件。”

这项研究发表在《国际应用陶瓷技术杂志》上。