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月球基地■用航天员的尿液在月球上建基地，有内味了( 二 )


2014年有学者提出了一种用Sorel水泥（Sorel水泥 ， 又称之为玻镁板 ， 是将氯化镁、氧化镁、水组合在一起生成的胶凝材料 ， 具有凝结快、强度高、粘接力强、密度小、PH值低、可塑性强等优点） ， 在月球表面施工的3D打印工艺 。 不幸的是 ， 该方法需要大量的消耗品（化学品和水）才能生产粘合剂 。
从地球上运水是否可行？
我们先来算算成本 。 从地球到太空运输约0.45千克的成本约为10,000美元 ， 也就是七万多人民币 。 如果要运输建造一座基地的水 ， 成本无法想象 。
所以研究人员想到了用航天员提供的原材料 ， 例如尿液 。
近日 ， 欧洲研究人员发现 ， 尿液中的尿素可以用作结构混凝土中的增塑剂 。 挪威、西班牙、荷兰和意大利的科学家与ESA合作进行了几次实验 ， 验证尿素作为增塑剂的潜力 。 研究发现 ， 尿素能够掺入混凝土中以软化初始混合物 ， 并使其在硬化之前更柔软 。
增塑剂是一种能减低高分子化合物玻璃化温度和熔化溫度 ， 改进胶层脆性 ， 提高融熔流动性的化学物质 。 增塑剂添加到聚合物中 ， 分布在大分子链之间 ， 能降低分子间作用力 ， 使聚合物粘度降低 ， 柔韧性增强 。
一般混凝土的含水量越高 ， 其流动性及加工性越好 。 但在混凝土有足够的水分时 ， 混凝土凝固后的强度和含水量恰成反比 。 因此若要混凝土有高强度 ， 混凝土的水量不能过多 ， 而增塑剂可以在不影响混凝土的加工性的条件下减少其含水量（因此称为减水剂） ， 同时提升混凝土的强度 。
增塑剂主要有脂肪族二元酸酯类、苯二甲酸酯类（包括邻苯二甲酸酯类、对苯二甲酸酯类）、苯多酸酯类、苯甲酸酯类、多元醇酯类、氯化烃类、环氧类、柠檬酸酯类、聚酯类等多种 。 目前世界上已经研制和生产了上千种增塑剂 ， 应用较多的有300～400种 ， 我国生产的塑化剂约有100～110种 。 用于建筑的混凝土用的增塑剂主要是聚羧酸系化合物 。
在奥斯福德大学学院（挪威） ， 研究人员使用ESA开发的类似于月球岩石的材料 ， 分别加入尿素和各种增塑剂 ， 再使用3D打印机制造了各种"泥浆"圆筒 ， 打印出各种基建样本 ， 并比较它们的效果 。 实验结果表明 ， 掺有尿素的样品形状几乎保持稳定 ， 即使加热到80摄氏度 ， 甚至在模拟月球上8次冻融循环后 ， 测试样品的塑性甚至会增强 。
利用尿液建造月球基地 ， 是不是很神奇？
毕竟 ， 在资源有限的条件下 ， 各种能利用的都是宝贵的资源啊 。 未来我国月球基地的建造也少不了要原位资源利用 ， 届时各种黑科技都要七十二般武艺样样亮出来 ， 让我们拭目以待吧！
参考文献：
Shima Pilehvar et al, Utilization of urea as an accessible superplasticizer on the moon for lunar geopolymer mixtures, Journal of Cleaner Production (2019). DOI: 10.1016/j.jclepro.2019.119177
月球基地■用航天员的尿液在月球上建基地，有内味了
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