2023年11月13日，载人空间站材料类科学实验样品交接仪式在嘉定举行。

本批空间材料实验样品是空间站高温材料实验柜下行的第二批材料样品和无容器实验柜下行的第五批样品。材料样品于10月31日随神舟十六号载人飞船返回舱从中国空间站返回地面。

本批次随高温材料货包返回的样品包括5盒高温材料实验样品和2盒无容器材料实验样品，分别来自中国科学院金属研究所、西北工业大学、清华大学和上海交通大学，本次返回的样品主要是以高温合金类材料为主。

为何要让材料去空间站“旅行”？

5根约30厘米长的陶瓷管在桌面上一字排开，它们在中国空间站的高温材料实验柜里已经待了200余天，在按既定的实验方案完成在轨实验后，10月31日随神舟十六号载人飞船返回地面。此次返回的样品包括高纯铝钒合金、锆基合金，以及具有较好催化性能的钯基合金等。

“我们的实验材料是一种超高纯铝材料，它是我们国家集成电路芯片领域所使用的关键材料之一，它的纯度直接影响芯片的关键性能。”上海交通大学材料学院院长孙宝德表示，目前受地面实验条件的限制，提纯工艺最优化后可提纯至99.99995%，在太空的微重力和零重力条件下，有望突破制备该类材料纯度和效率的“天花板”，并探索研究太空生产条件。“我们希望能达到世界上最高纯度铝材料，对于集成电路和芯片的制造具有非常重要的意义。”孙宝德说。

为何要让材料去空间站“旅行”？来自西北工业大学的王海鹏教授表示，自己所在的空间材料科学与技术团队，已开展了30多年的空间环境地面模拟实验，此次太空实验，一方面可以检验地面模拟实验的成果，更重要的是，在空间微重力条件下探索新的物理现象及规律，研制性能更优的新型合金。“我们在地面画龙，天上点睛。在微重力下获取液态合金的关键物理性质。比如，液滴在地球上很难呈现正球形，在太空则可利用微重力条件调控液滴形态，进而探索液态金属的物理性质。”王海鹏说。

此次，无容器实验柜返回的钛合金等样品，进行探索微重力快速凝固机理等研究。本次返回样品的科学研究，可为丰富材料凝固理论和指导地面材料设计提供科学依据。

悬在太空里的“炼丹炉”

高温材料科学实验系统主任设计师、上海硅酸盐所研究员刘学超表示，在微重力（近无重力）的空间，提供了一种与地面完全不同的材料合成制备环境，也更便于在悬浮状态下测量材料高温下的物性参数，通过研究材料在空间环境的机理，反过来可以指导在地面的研究，这对我国突破“卡脖子”材料的关键科学和技术问题具有重要意义。在空间微重力环境下也有望研发地面无法制备的新材料。

这款高温材料实验柜和无容器实验柜便是太空里的“炼丹炉”。

值得一提的是，高温材料实验柜和无容器实验柜实验系统是由上海硅酸盐研究所牵头研制的我国新一代空间微重力材料科学实验装置，是开展太空微重力材料科学实验的重要平台。高温材料实验柜自2022年10月31日随梦天舱成功发射后，在轨已完成多个材料样品的实验，并于今年6月返回了第一批样品，这是第二批样品返回地面。无容器柜自2021年4月29日随天和核心舱成功发射后，先后完成并返回了四批次材料样品，这是第五批样品。

“这两个装置已在空间站服役，会在国家太空实验室运行10至15年，会有大量的项目上到太空去做实验。”刘学超说。

此外，活动现场，来自中国科学院空间应用工程与技术中心、上海硅酸盐研究所、国家空间科学中心、金属研究所、西北工业大学、清华大学、上海交通大学等单位的专家就载人空间站材料类科学实验作交流。（来自“上海嘉定”微信公众号）