低場(chǎng)核磁技術(shù)突破月壤水泥基材料水化研究難題

隨著人類(lèi)對(duì)月球探索的不斷深入，月球基地建設(shè)成為未來(lái)航天領(lǐng)域的重要目標(biāo)。在月球環(huán)境中，就地取材制備建筑材料是降低成本、實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期駐留的關(guān)鍵。月壤水泥基材料作為重要的候選材料之一，其水化過(guò)程直接影響材料的性能和可靠性。然而，月壤顆粒復(fù)雜（含玻璃質(zhì)、角礫巖等），傳統(tǒng)方法（SEM/XRD）難以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水化過(guò)程，材料孔隙率、水分分布（吸附水 / 結(jié)合水）對(duì)強(qiáng)度影響顯著，卻缺乏原位監(jiān)測(cè)手段。此時(shí)，低場(chǎng)核磁共振技術(shù)憑借其獨(dú)-特優(yōu)勢(shì)，為月壤水泥基材料水化研究打開(kāi)了新的局面。

月壤基材料研究現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)

月球表面覆蓋著一層由巖石碎塊、礦物顆粒和玻璃質(zhì)組成的月壤，其顆粒組成復(fù)雜，物理化學(xué)性質(zhì)與地球土壤差異巨大。在制備月壤水泥基材料時(shí)，月壤顆粒的特性對(duì)水化反應(yīng)產(chǎn)生重要影響。傳統(tǒng)的掃描電子顯微鏡（SEM）和 X 射線衍射（XRD）等方法，雖然能對(duì)材料的微觀結(jié)構(gòu)和物相組成進(jìn)行分析，但難以實(shí)現(xiàn)對(duì)水化過(guò)程的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，無(wú)法及時(shí)捕捉水化反應(yīng)中水分狀態(tài)和孔隙結(jié)構(gòu)的變化。

低場(chǎng)核磁技術(shù)的獨(dú)-特優(yōu)勢(shì)

低場(chǎng)核磁共振技術(shù)通過(guò)檢測(cè)氫質(zhì)子（1H）的弛豫時(shí)間，能夠靈敏地反映材料中水分狀態(tài)、孔隙分布及動(dòng)力學(xué)過(guò)程。與傳統(tǒng)方法相比，它具有非破壞性、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、原位分析等顯著優(yōu)勢(shì)，特別適合月壤基材料的研究。

鋁酸鹽水泥水化不同水化時(shí)間下的核磁共振T₂譜

在月壤水泥基材料水化過(guò)程中，水分的存在形式和遷移規(guī)律對(duì)水化反應(yīng)的進(jìn)程和產(chǎn)物的形成至關(guān)重要。低場(chǎng)核磁可以準(zhǔn)確區(qū)分吸附水和化學(xué)結(jié)合水，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)它們?cè)谒^(guò)程中的變化。通過(guò)分析氫質(zhì)子的弛豫時(shí)間譜，能夠獲得水分在不同狀態(tài)下的含量和分布信息，從而深入了解水化反應(yīng)的機(jī)理。