خاک ماه شبیه سازی شده و ترموپلاستیک های قابل بازیافت می تواند به ساخت زیرساخت های فضایی آینده کمک کند

ویرایش شده توسط گابی کلارک، بررسی توسط رابرت ایگان

این مقاله با توجه به روند و سیاست‌های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

مهندسان و برنامه ریزان از دیرباز به سنگ سنگی قمری - خرده سنگ های کوچک و تیز و غباری که سطح ماه را می پوشانند - به عنوان یک ماده چاپگر ارزشمند و فراوان نگاه کرده اند. اکنون، یک مطالعه کنکوردیا نشان می‌دهد که چگونه می‌توان از ترکیب سنگ‌لیت با پلاستیک بازیافتی با کارایی بالا برای پرینت سه‌بعدی قطعات در محل برای مأموریت‌های ماه آینده استفاده کرد.

محققان یک کامپوزیت با استفاده از شبیه‌ساز سنگ‌لیت ماه و یک ترموپلاستیک بازیافتی با کارایی بالا به نام پلی (اتر کتون کتون) یا PEKK ایجاد کردند. آنها سپس از کامپوزیت برای پرینت سه بعدی موفقیت آمیز اجزای طراحی شده برای جذب انرژی و تغییر شکل تحت بار استفاده کردند تا اینکه به عنوان اجزای ساختاری دائمی عمل کنند. این سازه‌ها که به عنوان سازه‌های قربانی شناخته می‌شوند، برای اندازه‌گیری اینکه کامپوزیت چقدر می‌تواند در برابر تنش‌هایی که مکانیسم فرود یک ماژول قمری باید در اثر ضربه جذب کند، مقاومت کند، استفاده شد.

آنها همچنین یک آچار ساخته شده از همان مواد کامپوزیت تولید کردند. آنها دریافتند سنگ سنگی اضافه شده ماه به کاهش انقباض و تاب برداشتن در طول عملیات حرارتی کمک می کند. به گفته محققان، این یک مزیت مهم برای تولید در ماه است، جایی که دسترسی کمی به تجهیزات برای پردازش بیشتر وجود دارد.

این مطالعه توسط فرشاد ملک پور، کارشناسی ارشد 2026 و مهدی حجتی، استاد گروه مهندسی مکانیک، صنایع و هوافضا انجام شده است. در کامپوزیت قسمت B: مهندسی منتشر شد.

نکته مهم این است که PEKK مورد استفاده در این تظاهرات از ساختار قربانی قبلی بازیافت شده بود و ثابت کرد که می‌توان آن را پردازش کرد و در عین حال خواص حرارتی و مکانیکی خود را حفظ کرد. محققان این ماده را سه بار بدون مشاهده هرگونه تخریب یا از دست دادن خواص ساختاری و مکانیکی آن، بازیافت کردند.

ضایعات PEKK جمع‌آوری‌شده خرد شده، آسیاب شده و به صورت پودر در آمده، با حرارت خشک شده و سپس با یک شبیه‌ساز رگولیت قمری موجود در بازار مخلوط می‌شود. ماده به دست آمده به صورت رشته ای ساخته شد و به شکل های استاندارد و ساختاری فداکارانه پرینت سه بعدی شد: در این مورد، یک پیکربندی قوی، سبک و اسفنج مانند طراحی شده است که اجازه می دهد پلاستیک ها خم شوند و بدون آسیب به شکل اولیه خود برگردند.

محققان نحوه واکنش این ماده به گرما، کشش، خمش و فشرده سازی را آزمایش کردند. آنها همچنین برخی از نمونه ها را تحت عملیات حرارتی قرار دادند تا ببینند این پردازش اضافی چگونه بر عملکرد آنها تأثیر می گذارد.

کامپوزیت بازیافتی پایداری حرارتی را نشان داد و مشخص شد که ذرات سنگ‌لیت به طور مساوی در پلاستیک توزیع شده‌اند. افزودن شبیه‌ساز رگولیت همچنین دمایی را که در آن PEKK در طی گرمایش متبلور می‌شود، کاهش داد و فرآیند عملیات حرارتی را کارآمدتر کرد. با این حال، کامپوزیت دارای تخلخل داخلی بیشتری نسبت به PEKK مخلوط نشده بود و آن را شکننده تر می کرد. آنها خاطرنشان می کنند که خود پلاستیک بازیافتی تخریب نشده است.

محققان می گویند این مطالعه یکی از اولین مطالعاتی است که یک رویکرد حلقه بسته را نشان می دهد که بازیافت پلیمر با کارایی بالا و درجه فضایی را با سنگ سنگی قمری ترکیب می کند.

آنها خاطرنشان می کنند که اگرچه این فناوری هنوز بسیار جدید است، اما مسیر امیدوارکننده ای برای استفاده کارآمد از مواد کمیاب در اکتشافات فضایی ارائه می دهد.

F. Malekpour et al, Circular Additive Manufacturing of PEKK-regolith composites recycled for structures sacrificial in lunar in-situ resource utilization, Composites Part B: Engineering (2026). DOI: 10.1016/j.compositesb.2026.114013

کارشناسی ارشد زبان انگلیسی، ویرایشگر کپی از سال 2021 با تجربه در آموزش عالی و محتوای بهداشتی. تقدیم به اخبار معتبر علمی. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →