我國載人空間站工程已經(jīng)中央批準實施，將于2022年前后建成并持續(xù)運行10年以上?？臻g站具備航天員直接參與科學(xué)活動、有效載荷量大、全球覆蓋的中繼星測控數(shù)傳、上行運輸和下行返回、天地大系統(tǒng)支持、壓力艙內(nèi)外不同實驗環(huán)境等特殊優(yōu)點，將成為我國國家級的太空實驗室。

      由于國際空間站（ISS）或?qū)⒂?024年退役，我國空間站可能成為21世紀30年代中后期國際上唯一在軌運行的近地軌道空間站。這是我國空間科學(xué)與應(yīng)用技術(shù)實現(xiàn)歷史性跨越的重大機遇。

      目前，我國空間站確定了8個研究方向，在空間站壓力艙內(nèi)安排了13個先進的科學(xué)實驗室，稱為科學(xué)實驗柜，將開展生命、材料、流體、燃燒、基礎(chǔ)物理等成百上千項成系列的空間科學(xué)實驗研究。

      建設(shè)一個“國家太空實驗室地面實驗基地”，對于空間站大規(guī)模的空間科學(xué)研究是十分必要的，也正是目前的研究鏈條中缺少的。它將促使優(yōu)秀科學(xué)家凝心聚力，長期攻關(guān)，與天上的太空實驗室配合，形成天地一體的完整系統(tǒng)。

      這個基地是科學(xué)研究性質(zhì)的，它將凝聚人才對空間站上的實驗開展研究，支撐各項目的地面研究、飛行前的驗證實驗和效果評估、飛行中的天地比對實驗和實驗進程判斷、科學(xué)實驗樣品分析服務(wù)，有利于學(xué)科交叉研究并集中開展科技成果的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化。而對于像太空望遠鏡等空間天文臺項目，也要落實到地面研究，包括海量的數(shù)據(jù)分析和科學(xué)研究，才能取得最新的科學(xué)認知。

      非晶中國主要關(guān)注非晶合金及其關(guān)聯(lián)材料發(fā)展及其知識的科普。這里小編替大家問一下：那么，太空中的空間站能夠制造什么神奇材料？

      目前空間材料加工可簡單的分成三部分：功能性材料（包括，半導(dǎo)體、超導(dǎo)、磁性、記憶和紅外敏感材料等），結(jié)構(gòu)材料（包括，難混合金、金屬、泡沫多孔和復(fù)合材料等），光學(xué)和陶瓷材料（包括，優(yōu)質(zhì)玻璃和陶瓷、光導(dǎo)纖維、高絕緣材料等）。

       1、非晶態(tài)金屬：用微重力條件下的充容器加工技術(shù)，可以使加工的樣品處于過冷狀態(tài)，過冷溫度可低達樣品固化溫度的20%，在過冷狀態(tài)下快速固化可以形成非晶態(tài)金屬。在美國曾在空間制作了鉛鋁非晶態(tài)合金，其強度高、硬度大、韌性好、抗腐力強、性能優(yōu)良。

       2、磁性材料：空間加工消除了磁性材料在地面加工過程中對流和雜質(zhì)成核的影響，可以生產(chǎn)出性能優(yōu)良的磁性材料。太空中加工的鉍-錳共晶磁性材料，其固有矯頑力接近其理論值的97%。空間生產(chǎn)的磁性材料的矯頑力可以比地面提高60%。

       3、超導(dǎo)材料：利用微重力環(huán)境可以加工出新型的超導(dǎo)材料。空間生產(chǎn)的鉛-鋅-銻合金具有更高的熔化溫度和超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度。鍺金化合物在地面只有一般的導(dǎo)電性，而空間生產(chǎn)的同類材料卻具有超導(dǎo)性?？臻g還試驗了鉛-銀-氧化鋇超導(dǎo)材料，也得出了滿意的結(jié)果。利用微重力加工新型超導(dǎo)合金是空間加工的有希望的項目之一。

       4、形狀記憶合金：空間加工可以克服地面加工形狀記憶合金難以克服的工藝問題。TH合金中鈦鎳比重相差一倍，地面很難得到均勻的樣品，空間加工則可以生產(chǎn)出均勻優(yōu)質(zhì)的TH合金。

       5、晶體和半導(dǎo)體材料：空間站可以生產(chǎn)出結(jié)構(gòu)完整有序、斷位缺陷少，摻雜均勻的半導(dǎo)體。實驗表明，空間加工的單晶、多元晶體和半導(dǎo)體的性能普遍提高。通過區(qū)熔法生長的銻化銦晶體的斷位缺陷數(shù)量比對照物減少90%。用氣相生長的砸化鍺和碲化鍺比地面生長的這類晶體大6—8倍，且生長速度更快。在空間將鎵、銻和硼雜質(zhì)摻雜在熔融鍺中，均勻度可提高4倍砷化鎵是一種優(yōu)質(zhì)半導(dǎo)體材料，它的單晶在地面上雖然也能控制生長，但大直徑高質(zhì)量的單晶生長仍然很困難，在空間加工砷化鎵可以克服地面加工存在的組份過冷起伏、缺陷密度大等缺陷，生長出優(yōu)良的單晶。

       6、金屬和合金：空間加工不但能得到良好的單晶，而且可以生產(chǎn)出地面難混和偏晶的合金。美國在航天飛機上加工出了鋁鉛合金。在“空間實驗室”中加工出了銩鍺、鉛鋅、鋁銅等合金。在加工偏晶合金鉛鋅中還發(fā)現(xiàn)地面研究制定的合金相圖有問題。

       7、復(fù)合材料：空間加工可以得到優(yōu)質(zhì)的微粒增強、短纖維増強的復(fù)合材料與共晶合金。日本使用A火箭上加工的碳化鈦微粒增強的鎳，硬度比地面提高2倍，強度提高3倍，耐熱溫度提高到1700°C。空間生產(chǎn)的氯化鈉一氟化鋰共晶生長出的第二相氟化鋰，纖維長而連續(xù)，很少有裂紋。
 
       8、光學(xué)材料：空間加工可以制造出無氣泡、無條紋、各向同性、折射系數(shù)和色散指數(shù)均勻、光學(xué)性幾乎接近理論值的玻璃。美國在航天飛機第七次飛行中，用聲懸浮方法加工了玻璃樣品。前蘇聯(lián)使用禮炮號加工了光導(dǎo)纖維細絲。在空間用高純玻璃可以制造出極細、長度幾乎不受限制的光導(dǎo)纖維，還可以生產(chǎn)出幾百米長的玻璃管。

       此外，在微重力環(huán)境下，物體的運動規(guī)律起了本質(zhì)的變化，產(chǎn)生了一些特殊的物理現(xiàn)象。利這些物理現(xiàn)象可以產(chǎn)生許多新工藝。

       1、皮殼工藝：空間微重力環(huán)境下材料的重熔和定向凝固可以提高材料的性能。但是重熔過程往往破材料零件的外形。為了解決這個矛盾提出了皮殼工藝。當一個外形復(fù)雜的零件，需要在失重條件下重熔和凝固時，為了保證零件的外形，可以事先在零件的表面上形成一個很薄的層厚度只要1?100微米。這樣在重熔過程中，外殼不化而起到定型的作用。這個保護層可以是外加的涂層，也可以在材料表面經(jīng)過表面處理直接形成。這種工藝特別適合于渦輪葉片、高矯頑力磁性元件和軸承等耐磨零件。采用定向凝固原位生長的共晶合金可以提高葉片使用溫度50?100°C，若采用皮殼工藝重熔葉片還可以再提高使用溫度。

       2、附著鑄造：在微重力條件下，液體可以在能潤濕的固體表面上達到完全潤濕。利用這一原理可以進行附著鑄造。將熔化的材料送到特制模型上或鑄模內(nèi)，由于熔體的潤濕可以均勻地展布在模型表面的任意處，在整個表面上形成薄層用反復(fù)附著鑄造的方法還可以形成任意層次，多種成份的多層結(jié)構(gòu)。這種方法可以制造板材、滾珠軸承、復(fù)雜形狀的鑄件和精密元件。

       3、成形工藝：由于空間加工是處于微重力環(huán)境下，因而許多在地面受到重力影響而不能成形的結(jié)構(gòu)都可在空間成形。利用微重力下表面張力、內(nèi)聚力等的作用，可以制造出橢圓度極小的各種材料的球，極長極細的絲和極薄的各種材料的膜。

       4、無容器加工工藝：無容器加工技術(shù)可以避免材料在熔煉過程中受到熔爐材料的污染并可使材料過冷。空間站無容器加工，懸浮力只需地面上的萬分之一，懸浮裝置的主要作用是起控制和維持功能，如定位、輸送、旋轉(zhuǎn)、攪拌等。

       5、電泳工藝：電泳技術(shù)是利用外加直流電場，使混合溶液中的各組分向電極方向或不同方向以不同速度運動，使不同組分分離的方法。地面上的電泳主要受自然對流、紊亂渦流、電滲和重力減速的影響，效率低、純度不夠。在微重力下這幾個因素都可以消除。在航天飛機上的試驗表明：空間電泳可以提高分離純度4?5倍，提高分離速度400?700倍。目前，這一工藝已被公認為是空間加工中最有經(jīng)濟效益的項目之一。