A1-3.4%Bi合金定向凝固组织形成过程

对Al-3.4%Bi(质量分数)偏晶点成分合金开展了定向凝固实验,并对其凝固组织形成过程进行分析.结果表明,Al-Bi偏晶点成分合金定向凝固时在凝固界面前沿液相内形成溶质Bi富集层,并在该区域内发生液液相变.当试样凝固速度较慢时,合金凝固后弥散相粒子尺寸呈现双峰分布;当凝固速度较快时,凝固界面前沿所有尺寸的少量相液滴均向凝固界面迁移,合金凝固后弥散相粒子尺寸呈现单峰分布.     

微重力与电磁场对凝固过程的影响

欧洲空间局两项材料领域课题MICAST和CETSOL均涉及微重力科学相关研究.通过等轴晶柱状晶转变（CET）分析了微重力环境对材料凝固过程的影响;介绍了一项在地面施加行波电磁场的标准（Benchmark）凝固实验,其温度场演化及微观凝固组织和浓度偏析均展示了磁控受迫对流对金属材料凝固过程的显著作用.     

泡沫铜/低熔点合金复合相变材料凝固放热分析

为研究泡沫铜/低熔点合金(LMPA)复合相变材料在间歇放热工作环境下恢复至初始状态的能力及不同孔隙率泡沫铜的添加对其凝固放热过程的影响,通过数值模拟对比分析了47合金、正二十三烷与泡沫铜复合前后的凝固放热过程,并调节泡沫铜/47合金复合材料孔隙率计算模拟芯片温度在凝固放热过程中温度随时间变化曲线。结果表明:泡沫铜的添加对2类材料凝固过程均有促进作用,模拟芯片恢复至目标温度所需时间分别被缩短6.6%和47.7%。因体积潜热值的差距,泡沫铜/47合金凝固时需放出更多热量,恢复至目标温度的时间较长,是正二十三烷复合相变材料的1.52倍。随着孔隙率的增大,复合相变材料恢复至室温状态所用时长变化不大,考虑到孔隙率对相变热控过程中的影响,实际使用时应综合考虑。      

微重力条件下红外材料的空间生长

根据近年红外材料在空间生长的研究概况,分析了涵盖熔体、气相、液相外延和分子束外延等生长方法及各个方法生长红外材料的基本原理,在地面生长遇到的问题,以及在空间微重力环境中进行红外材料生长的优势.同时基于中国利用熔体法在天宫二号上已经进行的ZnTe：Cu晶体的空间生长科学实验及地基实验结果,通过对空间和地面实验结果进行对比,提出了在超高真空环境下,利用分子束外延方式生长高性能、大尺寸红外材料的可能性,以及未来在空间微重力条件下进行红外材料生长的研究方向及具体应用.     

中国返回式卫星的搭载任务—空间生命科学试验

自１９８７年以来，为充分利用中国返回式卫星的剩余载荷能力，有计划地以搭载形式进行了一系列空间科学和技术试验，取得了较好的效果，文章简要介绍了在空间生命科学试验方面取得的成果。     

应用空间原子钟的基础物理测试

随着新型原子钟的发明,其频率稳定度性能已经发展到很高的水平,它们在空间科学试验中将发挥重要作用。这篇文章将介绍应用空间原子钟在微重力环境下所建议的某些基础物理方面的测试。     

国际空间站的空间生物科学技术研究计划

国际空间站 (ISS)是有史以来的第 10个空间站 ,也是迄今为止最大的空间站。目前处在边建设边利用阶段。空间生物科学技术是空间科学的主要内容之一 ,开展其研究也是进行载人空间活动的一个主要因素。美国航宇局 (NASA)将在 ISS上进行生物科学技术研究 ,为此提出了其全面计划 ,该计划涉及生命科学与微重力科学两个领域。1　生命科学领域该领域的计划分为 6个方面 :基础生物学、重力生物学与生态学、生物医学研究与防护措施、空间生理学、三维肿瘤组织培养和离心机生活舱。1.1　基础生物学计划该计划支持基础生物学研究 ,从亚细胞、细胞到…     

空间里的时间:微重力等环境下的生物节律研究

生物钟是地球上的生物为适应环境周期性变化经历长期演化而来的内在机制.在分子水平上受生物钟基因及其他相关基因的调节;在组织水平上,生物钟由主生物钟和外周生物钟组成.生物钟对于各种生物的生理、认知和行为等具有重要功能,是生物适应环境的决定因素之一.空间环境下的微重力、辐射、光照条件、社会性因素等与地面存在很大差异,这些因素均可能导致节律紊乱,影响生物的生理及环境适应性.因此,对地外生命的研究也应该考虑生物钟因素.对航天员而言,节律紊乱可引起睡眠障碍,并且对骨肌系统、神经系统、心血管系统及内分泌系统等造成不利影响,导致人的认知和工效水平下降.在未来空间生命探索以及航天员健康保障研究中,生物钟是一个不可忽视的重要因素.     

一种空间相变换热器热设计与仿真分析及其改进

基于相变计算方法即焓法处理相变材料凝固/融化模型,对一个以水为主动冷却介质,内填充石蜡类相变蓄热材料的板式相变换热器的换热进行数值模拟.得到了不同重力条件下冷却面的温度分布,相变材料在融化过程中的动态温度场分布、相变界面分布、融化时间等结果,验证了该相变换热器的可行性.对比该相变换热器在重力与微重力不同条件下的性能差异,利用添加强化传热肋片与泡沫复合相变材料方法,提高了微重力条件下该类相变换热器的效率,可为空间相变蓄热装置的设计及实验研究提供重要参考.     

中国返回式卫星的搭载任务—空间材料科学试验

１９８７年以来，为充分利用中国返回式卫星的剩余载荷能力，有计划地以搭载形式进行了一系列空间科学和技术试验，取得了较好的结果。文章简要地介绍在空间材料科学试验方面取得的成果。     

空间微重力条件下偏晶合金的研究

利用我国首次卫星搭载,进行了偏晶合金Zn—Pb、Al—Pb 的空间微重力下的重熔试验,研究了低于临界温度下Al—Pb 合金重熔过程中的物理规律;在临界温度之上重熔了Zn—Pb 合金,发现了Marangoni 对流对合金凝固过程的影响;在液态烧结条件下制备了均匀的粉末Zn—Pb 合金。在微重力下的研究表明:空间微重力条件对消除由于重力引起的宏观偏折和自然对流十分重要,但在重力消失后,非重力的其它因素的影响又显得格外重要。     

地面模拟微重力条件下Cu-Pb合金的制备及微观结构与摩擦性能研究

利用地面上建立的微重力电磁模拟设备成功制备出了Cu-Pb二元难混合金,并对其微观组织结构与摩擦性能进行了分析与测试。样品SEM分析结果表明,模拟微重力状态下制备的合金样品较好地克服了地面上因重力影响而产生的严重成分偏析,少数弥散相较均匀地分布于基体中,少数相含量越低,弥散体尺寸越小,分布越均匀;摩擦性能测试结果显示合金模拟样品的摩擦性能明显好于基体金属,且摩擦系数随少数相Pb的含量的增大而减小,体积磨损率随少数相含量的增大先快速减小而后又缓慢增大。同时对实验结果进行了简单的分析与讨论。     

在太空中搭建的临时实验室我国首颗微重力科学实验卫星实践-10凯旋

1 总体概述 目前,不少国家的科学家们都想利用多种方式打造微重力环境开展研究,比如抛物线飞机、探空火箭、宇宙飞船和空间站等实验平台,但它们有的只能提供几分钟甚至更短的微重力环境,有的则价格昂贵,带回样品比较有限,周期也较长, 这对空间生命科学等一些短周期科学实验有较大限制,要想进行周期和价格都合适的微重力研究,返回式卫星是一个很好的选择.返回式卫星运行周期短,适合开展短周期的空间科学实验.这种卫星技术现已比较成熟,且比较便宜.其外形类似于弹头,所以发射时不需要整流罩,卫星的星体就承担了整流罩的作用.     

空间毛细管式蛋白质结晶室样品加载技术研究

采用X-elax射线衍射技术研究蛋白质分子结构与功能的必要前提是获得高质量的蛋白质晶体.空间微重力环境是生长优质蛋白质晶体的理想场所.蛋白质样品的加载工艺对于空间蛋白质结晶实验的成效具有重要影响.针对为神舟八号飞船空间实验新研制的毛细管式空间蛋白质结晶室,结合样品加载基本流程,对加载工艺和伴随的气泡缺陷问题进行了系统和深入分析,确定了针头形状、毛细管封口质量和硅化效果、样品加载工具以及毛细管夹持方式等影响因素,并获得了实验测试验证.在此基础上,通过改进毛细管烧制工艺和样品加载工具,研制和使用专用毛细管夹具等措施,简化了蛋白质样品加载工艺,消除了气泡缺陷,提高了加载效率.新工艺的实施保证了空间实验任务的顺利完成.     

LED光谱对模拟空间培养箱中植物生长发育的影响

通过研究在空间植物培养箱中利用LED作为光源对植物生长发育的作用, 并以荧光灯作为对照, 评估LED光源在空间植物培养中的优缺点, 可为中国即将在空间实验室天宫二 号和空间站中开展的高等植物生长实验提供参考. 利用不同比例的红光与白光LED组合光源, 研究光谱组成(红蓝光比例)、光照强度、光周期和气体流通等条件对于模拟空间 植物培养箱中拟南芥和水稻生长发育的影响. 结果表明, 与荧光灯相比, 红蓝光比例高的LED会导致拟南芥提早开花和水稻叶片的早衰. 红蓝光峰值比在3.9左右时, 拟南芥 和水稻生长最为有利; 红蓝光峰值比超过16则明显抑制拟南芥和水稻的生长, 导致叶片早衰. 另外, 在密闭培养箱中, 光强小于150μmol·m^-2·s^-1时, 增加光照强度可以部分抵消气体流通不足导致拟南芥植物生长的抑制, 而光照强度大 于150μmol·m^-2·s^-1时, 光强越大拟南芥的生长发育受到抑制越严重. 水稻对密闭培养环境中高光强的耐受性明显好于拟南芥. 因此, 在设计空间植物培养箱的LED光照系统时, 红蓝光的比例选择是关键, 此外还需综合考虑空间微重力条件下气体对流变化影响植物对光的反应.     

用国产装置进行的空间蛋白质结晶实验

使用国内研制的管式汽相扩散结晶装置,在我国返回式卫星上,成功地完成了两次空间蛋白质晶体生长实验,10种不同种类的蛋白质配制的48个样品在空间的出晶率分别达52%和80%,其中少数蛋白质生长出了较高质量的蛋白质晶体。结果表明,空间的微重力环境利于改善蛋白质晶体的生长,而且在结晶条件优化足够好的条件下,在空间里能生长出比地面晶体尺寸较大、形态较好和内部有序性较高的蛋白质晶体。本文还就微重力对蛋白质晶体生长的具体作用及其开发利用做了讨论。     

空间微重力组合体及其控制

空间微重力组合体是绳系卫星系统的升级版,有更强大的功能和应用前景。可是在无控状态下,新旧两款系统的留位（系绳伸出长度不变）和回收（系绳回卷收缩）运动都不稳定,必须置入有效的控制算法才能使其稳定运行。从绳系卫星的简化动力学模型入手,抓住微重力和动态运动中的惯性力相互关系,推导出基础型和扩展型的距离速率控制算法,简明有效地抑制这些系统的不稳定运动和改进空间组合体在轨交会对接控制技术。该算法也可应用于有分布质量和弹性变形的连续系绳的动力学模型以及其他更复杂的绳系卫星（家族）系统的控制中。     

碲化铋基热电半导体晶体空间生长

碲化铋基热电半导体是中低温区高性能热电材料,在热电致冷、电子器件精确控温领域获得了重要应用,且在更多领域具有广泛应用前景.碲化铋基材料通常采用区熔法制备,材料的性能优值ZT约为0.8.应用要求进一步提高其ZT值.合金化和掺杂优化是提高碲化铋基材料性能的有效途径,但会使得材料的化学成分越来越复杂.重力条件下区熔的固有问题是,重力导致的浮力对流和壁附效应凸显,使区熔碲化铋基材料成分和性能波动较大.空间微重力可以消除重力导致的浮力对流和壁附效应,有望提高碲化铋基材料的成分均匀性和热电性能.本文根据碲化铋基材料空间微重力下区熔生长研究状况,对实践十号科学实验卫星和天宫二号空间实验室将开展的碲化铋基材料空间微重力区熔生长研究进行了分析.     

非晶态Fe_1—xBx-Fe_(1-x)B_x合金的电子结构

以四面体Fe_4B为原子团,利用多重散射X_a自洽场的方法,对非晶态Fe_(1-x)B_x合金的电子结构进行了计算。分析、对比了原子团Fe_4和Fe_4B的能级分布、轨道等高线图和状态密度分布,讨论了B原子的加入对非晶态Fe_(1-x)B_x合金的电子结构的影响。     

低温射流抑制空间液氢储罐温度分层的数值研究

液氢是一种常用的沸点低、易蒸发的空间低温推进剂.空间微重力环境中浮力对流被极大减弱甚至完全抑制,当推进剂储罐壁面存在局部漏热时,储罐内部气液两相流会出现环绕漏热源的温度分层现象,引起局部过热沸腾,导致储罐内部压力急剧增大,危害系统结构安全.利用低温射流抑制温度分层现象是一种有效手段.低温流体通过设置在储罐内部的射流喷嘴与储罐内部的流体混合,消减局部高温,实现温度的均匀化.本文采用全充满的二维缩比储罐模型,对微重力条件下液氢储罐内局部漏热引起的温度分层现象进行数值模拟,分析低温射流条件对于消除微重力条件下液氢储罐内部温度分层效果的影响.