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天宮二號(hào)上將搭建液體橋

2016-09-22　

 你見過木橋、石橋、鐵橋，但是你見過液體的橋嗎？中國科學(xué)家就要在天宮二號(hào)上搭建一座液體的橋。

 液橋是“太空微重力流體力學(xué)研究”的一個(gè)重要課題。在微重力環(huán)境下，液體表面張力大顯神威。于是，就可以建立起大尺寸的液橋，而這在地面上是不可能做到的事情。目前，國際空間站上已經(jīng)做出了直徑50毫米的液橋。

 專家介紹，當(dāng)太空中的液橋兩端的溫度不一樣的時(shí)候，一端熱一端冷，在液體表面張力的作用下，就會(huì)產(chǎn)生熱毛細(xì)流動(dòng)。

 由于地面浮力效應(yīng)的掩蓋，熱毛細(xì)效應(yīng)曾經(jīng)一度被忽視?？茖W(xué)家們?cè)?jīng)以為，只要沒有重力，對(duì)流就會(huì)消失，太空是理想的無對(duì)流環(huán)境，可制造出高純度單晶。

 因此很多科學(xué)家專門在國際空間站和探空火箭上開展了晶體生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)。但實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻讓科學(xué)家大失所望，晶體還是有條紋缺陷。

 最后，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在微重力環(huán)境下，雖然浮力對(duì)流消失了，但是在地面上名不見經(jīng)傳的熱毛細(xì)對(duì)流卻起作用了。

 在天宮二號(hào)上進(jìn)行的“液橋熱毛細(xì)對(duì)流”研究項(xiàng)目，是中國第一次在微重力條件下開展液橋熱毛細(xì)對(duì)流實(shí)驗(yàn)。

 該項(xiàng)目主任設(shè)計(jì)師、中國科學(xué)院力學(xué)研究所研究員康琦介紹，這一空間實(shí)驗(yàn)的目的是要利用這種在地球上不可能建造出來的大尺寸的液體的橋，來研究在溫差誘導(dǎo)的表面張力驅(qū)動(dòng)下，其液體會(huì)有什么樣的特殊流動(dòng)規(guī)律？

 康琦說，研究熱毛細(xì)對(duì)流問題對(duì)于在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中提高結(jié)晶晶體的質(zhì)量具有重要意義。比如我們想生產(chǎn)出高質(zhì)量的半導(dǎo)體材料，就要科學(xué)控制浮力對(duì)流和熱毛細(xì)對(duì)流對(duì)單晶硅在晶體生長(zhǎng)過程的影響。

 據(jù)介紹，天宮二號(hào)上的液橋熱毛細(xì)對(duì)流實(shí)驗(yàn)箱重13公斤，大小比普通臺(tái)式電腦還要校

 康琦說，搭建液橋使用的液體是一種低粘度硅油，這是很多化妝品中的成分。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)這座液橋的直徑是20毫米，橋的“跨度”范圍是3至20毫米。如果是在地球上，這樣的液橋“跨度”只能做到4毫米。

 科學(xué)家要嘗試在太空里做出130多種不同情況的液橋，有的胖，有的瘦，有的高，有的矮。

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