最近,我国的研究团队给嫦娥五号(CE5)带来了一个惊人的发现:他们成功精准测量了月壤单颗粒的热导率。这次,中国科学院空间应用中心、清华大学和中国科学院地球化学研究所联合研究团队达成了这个目标。他们把月壤分为了三类:胶结物、岩屑和玻璃珠。胶结物是由太空风化产生的典型产物,它的孔隙率高达17.78%,是月表超低热导率的主要原因。研究人员还发现,在3月31日那天,他们自主设计的悬臂式H型微纳热桥装置能够在高真空条件下精确测试胶结物、岩屑和玻璃珠的热导率。结果显示,胶结物的热导率极低,只有8 mW·m⁻¹·K⁻¹,而岩屑和玻璃珠分别低了3-5倍和1-2个数量级。更有趣的是,胶结物的热导率还随温度上升而略有增加,这与岩屑和玻璃珠变化规律完全相反。这个特性来自于它的非晶质结构和高温下增强的辐射传热。研究还揭示了胶结物超低热导率背后的物理机制:它由非晶态熔融玻璃胶结矿物碎屑组成,并含有多级孔隙结构。这种复杂结构显著增强了声子散射与界面热阻。 团队通过自主设计的悬臂式H型微纳热桥装置完成了这项测试,并发现胶结物在253K时的热导率低至8 mW·m⁻¹·K⁻¹,这与岩屑、玻璃珠相比分别降低了3-5倍和1-2个数量级。而且随着温度升高,胶结物的热导率还略有上升,这与岩屑、玻璃珠的变化规律不同。这次发现为研发新型极端环境绝热材料提供了重要自然范本。团队还构建了跨尺度传热模型,验证了微观结构对热传导的控制作用。这次研究不仅揭示了月壤极低热导率的成因和月表极端环境形成机制,还为月面设备设计和月壤原位资源利用提供了重要参考。这个成果不仅展示了我国科学家们在航天领域取得巨大进展,也为未来探索太阳系其他行星打下坚实基础。