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面向世界科學前沿,探究火星黏土礦物及現實產業意義:青陽非金屬礦研究院研究生實踐教育基地研究生多角度關注礦業

 本網快訊(2022-08-13)
面向世界科學前沿,探究火星黏土礦物及現實產業意義:
—— 青陽非金屬礦研究院研究生實踐教育基地研究生   
多維視角 關注礦物產業和相關新型技術

 
The DOI assigned to this article is (全文下載鏈接 https://doi.org/10.1021/acsearthspacechem.2c00091  On-line First Publication Date:August 18, 2022

Cite this: ACS Earth Space Chem. 2022, 6, 9, 2118–2141

Journal: ACS Earth and Space Chemistry
Manuscript No.: sp-2022-00091m (10.1021/acsearthspacechem.2c00091
Title: Enigmatic Issues and Widening Implications of Research on Martian Clay Minerals
Authors: Jian Qiang Zhong, Saverio Fiore, Xi Xi Chen, Chun Hui Zhou* .

面向世界科學前沿,探究火星黏土礦物及現實產業意義:青陽非金屬礦研究院研究生實踐教育基地研究生多角度關注礦業

       近日,青陽非金屬礦研究院暨技術創新戰略聯盟企業研究生實踐教育基地的研究生在地球化學類期刊《ACS Earth and Space Chemistry( 刊名:美國化學學會 地球和空間化學 )發表了題為《Enigmatic Issues and Widening Implications of Research on Martian  Clay Minerals》(論火星黏土礦物研究中的未解之謎和解謎之深遠又廣泛的意義)的研究分析評論文。
        第一作者研究生鐘堅強(浙江工業大學化學工程學院)介紹了該工作的動機和目的,
剛開始接觸火星黏土礦物研究這個課題的時候,我比較迷茫。經過導師多次指導并給出主題、框架以及解釋該工作的初心、意義,告訴我火星黏土礦物雖遙不可及,但本質上也是我們研究組有積累和很關注的黏土礦物化學和化工上的問題,只是時空尺度上的差異。由此我明確了調研分析火星黏土礦物研究的科學需求、目的和意義,進而閱讀了大量相關文獻,最終完成了這項工作。我希望這項火星黏土礦物的工作,能夠對
黏土礦物科學研究和開發利用、對國家和世界的火星探索有所作用。” 談到該工作中的收獲和體會,鐘堅強補充說: “在這過程中,我認識到對于基礎科學研究,包括文獻分析、實驗、思路和想法、結果和認識、觀點,只有認真地梳理、組織并寫出來、做出來和發出來才是有意義的,否則就是空想、空談科學,等于沒做。
 
      該研究在團隊前期二十多年研究開發黏土礦物化學化工和功能材料等工作基礎上,面向世界火星研究科學前沿、進展、動態,以問題分析和思考為主線,論述了火星黏土礦物研究中的未解之謎,分析了解開這些科學之謎直接具有和蘊含的深遠又廣泛的作用和意義。
面向世界科學前沿,探究火星黏土礦物及現實產業意義:青陽非金屬礦研究院研究生實踐教育基地研究生多角度關注礦業

面向世界科學前沿,探究火星黏土礦物及現實產業意義:青陽非金屬礦研究院研究生實踐教育基地研究生多角度關注礦業
     圖:論文圖文摘要TOC及圖上引用的屈原《天問》中的詩句 (注:“天問一號”也是我國的第一次自主火星探測器的名稱)

       主要內容要點:總結了現有探測和確認火星黏土礦物的方法,對其中存在的問題進行了分析,探討了技術發展方向?;鹦擒壍捞綔y器攜帶的近紅外光譜儀和火星車攜帶的X-射線衍射分析儀是目前探測、研究火星黏土礦物的主要工具。通過近紅外光譜儀探測到的特征吸收峰(波數 cm?¹)可以定性得出礦物中含有的金屬種類,從而進一步確定火星黏土礦物的類別。通過X-射線衍射儀可以對火星車采集到的泥巖樣品進行原位分析,根據特征衍射峰(2θ °)確定黏土礦物類別和相對含量。其他的探測工具,例如穆斯堡爾譜、熱紅外光譜等也可以提供部分火星黏土礦物的信息。
      對于火星黏土礦物的形成機制,火星黏土礦物的形成機制的研究尚眾說紛紜,其黏土礦物的形成機制的證據十分欠缺;目前提出的可能的機制包括地表風化、地下水熱蝕變、巖漿沉積和成巖作用,但存在爭論。
     火星黏土礦物研究對火星古氣候和火星水資源具有重要指示意義。一方面,黏土礦物對環境變化非常敏感,比如,在高溫高濕環境中有更多的高嶺石存在。因此黏土礦物可以被用于解釋地層的古氣候變化特征。另一方面,黏土礦物是一類含水硅酸鹽礦物,它需要含水的環境下形成?;鹦丘ね恋V物研究有利于未來開發火星上的水資源;
     探究火星黏土礦物研究還對尋找火星生命痕跡具有重大意義,能促進對生命起源科學的研究和認識?;鹦鞘且活w類地行星,如果火星上曾經或正在發生“生命早期演化”,那么演化的特征極有可能在火星黏土礦物中被發現,這對理解生命起源、演化等具有重要參考意義。
     針對上述工作, 該工作發起人和通訊作者引用了屈原《天問》中的詩句,思考采用英語十四行詩的風格
給出了“英譯”*和設計在TOC(圖文摘要)中,并以此鼓勵同學們熱愛黏土礦物科學和技術,具有家國情懷,具有國際合作視界,盡力而為貢獻屬于全人類的自然科學認識,砥礪前行開發屬于家國的先進技術。
面向世界科學前沿,探究火星黏土礦物及現實產業意義:青陽非金屬礦研究院研究生實踐教育基地研究生多角度關注礦業
面向世界科學前沿,探究火星黏土礦物及現實產業意義:青陽非金屬礦研究院研究生實踐教育基地研究生多角度關注礦業
 
 
附: 天問原文前面開頭 4 詩句
天問
屈原 〔先秦〕
 
曰:
遂古之初,誰傳道之?
上下未形,何由考之?
冥昭瞢暗,誰能極之?
馮翼惟象,何以識之?
 
譯文:
請問遠古開始之時,
誰將此態流傳導引?
天地尚未成形之前,
又從哪里得以產生?
明暗不分渾沌一片,
誰能探究根本原因?
迷迷蒙蒙這種現象,
怎么識別將它認清?

附:
        天問一號(代號:Tianwen 1  ),是由中國航天科技集團公司下屬中國空間技術研究院總研制的探測器,負責執行中國第一次自主火星探測任務   。天問一號于2020年7月23日在文昌航天發射場由長征五號遙四運載火箭發射升空  ,成功進入預定軌道  。天問一號于2021年2月到達火星附近,實施火星捕獲。2021年5月擇機實施降軌,著陸巡視器與環繞器分離,軟著陸火星表面,火星車駛離著陸平臺,開展巡視探測等工作  ,對火星的表面形貌、土壤特性、物質成分、水冰、大氣、電離層、磁場等科學探測,實現中國在深空探測領域的技術跨越  。深空探測將推動空間科學、空間技術、空間應用全面發展,為服務國家發展大局和增進人類福祉作出更大貢獻  。
       2021年6月11日,中國國家航天局舉行了天問一號探測器著陸火星首批科學影像圖揭幕儀式   ,公布了由“祝融號”火星車拍攝的著陸點全景、火星地形地貌、“中國印跡”和“著巡合影”等影像圖。首批科學影像圖的發布,標志著中國首次火星探測任務取得圓滿成功  。6月27日,國家航天局發布中國天問一號火星探測任務著陸和巡視探測系列實拍影像。其中,祝融號火星車火星表面移動過程視頻是人類首次獲取火星車在火星表面的移動過程影像。  2021年11月8日,“天問一號”環繞器成功實施第五次近火制動,準確進入遙感使命軌道,開展火星全球遙感探測。




相關資訊鏈接:
敬邀參加    第六屆非金屬礦科技和產業論壇     2022.11.5-8
  • 安徽省  池州市  青陽縣

    Qing Yang  (Jiu Hua Shan), Chi Zhou City, China

    日期:2022年11月5日(星期六)至 8日(星期二)

      November 5-8, 2022


礦物與星際探索科普講座走進青陽中學

我院周春暉當選國際粘土礦物學會(AIPEA)副主席

相關實驗研究論文:

Insights into the Rheological Behavior of Aqueous Dispersions of Synthetic Saponite:

Improved lead removal from aqueous solution using novel porous bentonite - and calcite-biochar composites

Co-intercalation of organic cations/amide molecules into montmorillonite with tunable hydrophobicity

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相關知識:

天問一號探測器攜帶設備及功能中涉及的應用材料

超輕質的蜂窩增強低密度燒蝕防熱材料:應用于火星探測器上氣動加熱最嚴重的大底結構及大底拐角部位。
作用:在探測器著陸的階段,該材料表面與火星大氣摩擦并發生復雜的物理化學反應,帶走大量的熱量;同時該材料還具有良好的保溫隔熱性能,將熱浪排除在探測器之外,有效保護探測器不被燒壞。
連續纖維增強中密度防熱材料:應用在需要維持探測器整體形狀的上下邊緣和結構的支撐部位以及背罩防熱結構的艙蓋、封邊環、埋件、螺塞等零部件。
作用:該材料相比低密度材料強度更高,密度為0.9g/cm3,兼顧了耐燒蝕和承載能力。
超輕質的燒蝕防熱涂層材料:應用在氣動加熱較為緩和的背景部位。
作用:涂層密度為0.28g/cm3,熱導率為0.06W/(m k),隔熱性能優良,對著陸器的減重也起到重要作用。
特種吸能合金:應用于著陸機構。
作用:該合金具有突出的強韌性、輕質性和吸能性,可吸收探測器著陸的沖擊能。
高性能碳化硅基增強鋁基復合材料:應用于探測器高精密儀器。
作用:重量輕、強度高、剛性好、寬溫度范圍下尺寸穩定,滿足“天問一號”長時間運行時對關鍵機構的材料需求。
鋁硅封裝外殼:應用于探測器著陸系統的TR組件等核心元器件封裝解決方案。
作用:保障探測器著陸系統電路的安全,為器件內部電路穿上安全可靠的保護衣,保障探測器在火星的安全平穩著陸。
新型鋁基碳化硅復合材料:用于火星車結構、機構、儀器等幾十種零部件。
作用:火星車要在工況復雜的火星表面長距離行走,這對火星車材料的輕量化、高強韌性、高尺寸穩定性、耐沖擊性提出了極高的要求,傳統鋁、鈦合金難以兼顧綜合要求,新型鋁基碳化硅復合材料可勝任。
新型鎂鋁合金:用于探測器結構。
作用:世界上最輕的金屬結構材料之一,可實現探測器輕量化。
高精尖鋁材(蒙皮板、自由鍛件、超大規格板、鍛環、鋁鋰合金):應用于探測器。
作用:保障天問一號火星探測器長期的太空行駛及完成著陸。
有機熱控涂層:航天器外表面及儀器表面。
作用:探測器在進入軌道后,處于地球大氣層以外的超高真空空間環境,朝向太陽的部分表面溫度非常高,而背向太陽的部分表面溫度非常低,導致航天器“冰火兩重天”。該材料可以保證探測器能夠在極端復雜的溫度下保持正常工作,通過調控溫度達到熱控需求。
納米氣凝膠:用于火星車。
作用:很輕、隔熱性能好,在探測器“落”與“巡”兩項任務中發揮作用。
聚合物智能復合材料:用于可展開柔性太陽能電池系統。
作用:實現柔性太陽能電池的鎖緊、釋放和展開,以及展開后高剛度可承載等功能
 

      

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