天宫二号 | 那些未来世界的“英雄材料”
“天宫二号”太空实验室史无前例地承载了10余项太空实验，其中有一套工程人员历经三年多攻关专门研制的综合材料实验装置，将随着“天宫二号”空间实验室进入太空，开展科学实验。
▲ 综合材料实验装置
综合材料实验装置由中科院上海硅酸盐研究所牵头，联合国家空间科学中心，兰州技术物理研究所共同承制。其中上海硅酸盐所作为项目牵头单位负责实验装置整机研制，同时承担材料实验炉中加热炉单元和材料样品工作袋的研制，国家空间科学中心承担“材料电控箱”的研制，兰州技术物理研究所承担材料实验炉中真空室和样品管理单元的研制。
孙悟空的金箍棒、猪八戒的九齿钉耙，以及七星剑、紫金铃等高端武器均出自八卦炉之手，如今，“天宫二号”的综合材料实验装置在制备的材料种类方面更胜一筹，包括了复合材料、金属材料、有机高分子材料和晶体材料等。
其中好比科幻英雄的“综合材料”实验就藏在其中。银盘侠、雷神、魔形女、X教授、金刚狼、冰人……本文让您了解都有哪些未来世界的“英雄材料”将会在这个平台诞生！
多晶碲化锌（ZnTe）
这种材料未来将帮助我们制造更高效且灵敏的外太空探测器
用综合材料实验装置在“天宫二号”空间实验室进行微重力下用碲溶剂法生长ZnTe:Cu晶体的科学实验。探索微重力下生长晶体的组分分布均匀性、缺陷浓度，研究揭示微重力下碲溶剂法生长高质量晶体的过程和机制，用以有效地指导地面晶体生长和提高材料质量，也为空间材料加工积累经验。科学试验目标是在“天宫二号”上完成晶体生长的实验，以期获得组分更为均匀、缺陷浓度低的晶体样品。
▲ 银盘侠：光溜溜的冲浪板和光溜溜的我，光溜溜的我从光溜溜的冲浪板里冒出来
▲ 雷神：看我胳膊上的大小一致、还闪闪发光的铠甲，是不是很有科技感
介孔基纳米复合材料
期待更加完美的光通信材料
通过在微重力下对组装有纳米颗粒的有序介孔复合材料（Au/m-SiO2）进行高温处理，制备一类第二相纳米粒子尺寸一致且高度分散的、具有增强的非线性光学响应性能的新型纳米复合材料；通过地基与空间合成材料的实验对比及理论分析，揭示材料显微结构与非线性光
学响应之间的关系。
多组元复相合金
1+1+1>3，更轻、更小、运行速度更快的电子设备
采用合金化结合掺杂的方法，如三元体系（Bi-Te-Se与Bi-Te-Sb）和四元体系（Bi-Te-Se-I），可以增强声子散射、降低晶格热导、优化载流子浓度、提高功率因子，从而提高其ZT值，为较大幅度提高热电材料的性能和转换效率提供科学依据，为进一步提高我国材料科学实验水平和实验装置的研制能力提供技术积累。
▲ 三人组：我们都穿红色不过款式不一样，小虫的胸口有只八脚怪
▲ 魔形女：你喜欢什么类型的女生？我给你变
单晶金属合金
更轻、更硬、更完美的未来合金材料
在空间和地面同样工艺条件下开展Al-Cu-Mg单晶合金的定向凝固生长实验，对比研究重力和微重力条件下Al-Cu-Mg单晶合金凝固微观组织的差异，分析微重力对枝晶形态、元素偏析以及疏松、杂晶等的影响及相关规律。
闪烁材料
没有它，骨科医生可再也看不到X光的片子了
借助“天宫二号”提供的晶体生长平台进行空间晶体生长，重点研究微重力与晶体组分分凝的关系。探索空间微重力条件下固熔体晶体的组分分凝特点，研究掺杂CsI晶体中掺杂离子分布均匀性与微重力条件的关系。
掺杂CsI晶体很早以前便在工业中获得了大规模的应用，但是晶体生长过程中，由于组分分凝而导致的发光等性能不均匀性还没有完全解决。
▲ X教授：颤抖吧，渺小的人类，你们在我主脑里面不过是一些亮光
▲ 金刚狼：在人体试验的时候，把融化的艾德曼金属注入到身体里面，它凝固的时候真是痛死了
新型金属基复合材料
古代十八般武器要是用了这种材料，真是牛上天了
在微重力下，进行SiC/Zr-基合金新型复合材料的形成与凝固过程研究及润湿性和液/固界面原子交互作用研究，提出重力作用对金属基复合材料制备的影响机理，促进材料科学的发展和新型复合材料的实际应用。
铁电薄膜红外焦平面列阵
用热成像看清世界的每一丝细节
通过地基、空间对比研究，揭示sol-gel铁电薄膜外延生长的机制，建立铁电薄膜外延生长的工艺，生长出具有优良热释电特性的铁电薄膜材料，为研制性能良好的非制冷红外焦平面提供可靠的材料基础。
▲ 美国队长：自从用上了外延生长技术，我的盾牌从此也光溜溜得反光了
磁性半导体
小小自旋，翻转天地——未来自旋电子器件
通过本次搭载实验，制备Mn组分均匀分布的InMnSb晶体材料，探索Mn离子在InSb基质材料晶格中的占位情况及分布规律，了解Mn的组分均匀性和材料磁性质之间的关系，获得InMnSb材料生长的规律性技术参数。
高性能热电半导体
新一代的控温大师
本项目，除了要揭示多组元（Bi2Te3-Sb2Te3-Te）晶体生长过程中溶质输运的内在规律，还要重点研究热电材料组分，如Te变化对材料热电协同（电导率、载流子浓度、塞贝克和热导率等）输运关联性的影响，因此本项目的研究具有一定的先进性和前沿性。
▲ 万磁王：有磁的地方就有我万磁王
▲ 霹雳火：我的女朋友说她喜欢来电的感觉
偏晶合金空间定向凝固
一言不合，换个模式冻起来
难混溶合金所具有的特殊的力学和物理性能及其在工业上的应用前景越来越受到人们关注。长期以来，材料科学家致力于偏晶合金的凝固过程研究，期望能通过使用合理的凝固方法和优化的凝固过程工艺参数，获取具有理想凝固组织的偏晶合金材料，满足工业需求。
材料制备实验装置热分析实验和模型研究
通过空间和地面材料科学实验装置在实验过程中的温度测量，结合数值仿真计算，建立空间和地面材料科学实验装置传热特性分析的数值仿真计算模型。基于建立的空间和地面材料科学实验装置传热特性分析的仿真计算模型，通过数值计算，从实验装置的热设计、样品安瓿的热设计、样品制备加热方案的优化等方面入手，建立地面样品模拟空间样品热环境的方法。
▲ 冰人：定向凝固？我就是专家
▲ 钢铁侠：看，又要麻烦我帮你分析
本文摘编自中国科学院科学传播局、中国科学院重大科技任务局、中国科学院空间应用科学中心编印的《“天宫二号”空间实验室系列空间科学与应用载荷科普手册》。
中国科学院空间应用工程与技术中心是载人航天工程空间应用系统任务的总体单位，负责应用规划、组织管理、总体设计、集成、地面测试和在轨运控、成果推广等任务。在保证“天宫二号”科学和应用载荷等多个系统平稳运行之外，中科院多家单位分别负责研发的实验载荷将在空间实验室中大显身手，它们有的是在探索宇宙最深处的奥秘，有的是帮助人们更好地认识地球、海洋和大气，有的是在解决将来在星际旅行时食物的问题……
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