2026年1月26日，由丹麦主导、欧洲航天局资助的一项研究项目探索了如何将月壤直接转化为用于电子制造的导电材料，从而减少对从地球运输设备和组件的依赖。项目重点在于将缺氧的月壤转化为适用于电子印刷和3D打印的油墨和粉末，以便在未来的月球任务中实现电子元件的本地化生产。
由于成本和有效载荷的限制，从地球运输物资仍然是持续太空探索的一大制约因素。月球风化层提供了一种潜在的替代方案，因为它可以经过处理提取氧气用于推进或生命维持系统，同时留下富含金属的残留物。参与欧洲航天局资助项目的研究人员正在研究如何将这些残留物重新用作电子制造的导电材料，以应对长期任务面临的后勤和功能方面的挑战。
本项目由丹麦技术研究所牵头，这是一家专注于材料科学、制造工艺和应用工程的研究和技术机构。研究所正与总部位于英国的Metalysis公司合作，致力于利用电化学工艺从月壤中提取氧气和金属。Metalysis公司为实验验证提供模拟和脱氧月壤。
△准备月壤模拟物进行后续处理。图片来自丹麦技术研究所
丹麦技术研究所高级顾问克里斯蒂安·达尔斯加德表示：“项目的主要创新之处在于将月壤（也称月壤）中的导电部分转化为可进行数字打印的材料。这为未来太空任务的地外电子产品制造开辟了全新的机遇。”
在将月壤用于电子产品制造之前，必须使用硬质研磨球精细研磨，以获得合适的粒径和均匀度。处理后，导电部分可以配制成电子印刷油墨或导电3D打印粉末。这两种材料形式均适用于可在月球环境中复制的增材制造工作流程。
该项目建立在先前从月壤中提取氧气的研究基础之上。月壤中含有约40%至45%的氧，这些氧以化学键的形式结合在矿物结构中。Metalysis采用熔盐电解法，将氯化钙电解液加热至800至1000摄氏度。施加电压后，氧气在阳极释放，留下金属元素的混合物。
△正在检查处理后的风化层样品。图片来自丹麦技术研究所
Metalysis公司总经理兼首席科学家伊恩·梅勒博士表示：“我们的工艺最初是作为一种钛生产的替代方法而设计的。这项技术适用于元素周期表中近50种元素，而且原料不限，因此可以处理月壤。我们目前的地面应用重点是为电子行业生产高电荷钽粉和铝钪合金。”去除氧气后，剩余的金属合金此前主要用于建筑或维修等结构用途。本项目研究人员正在研究导电性这一次要功能。导电残渣可以重新配制成电子材料，用于电子产品制造，从而实现已用于制氧的材料的再利用。达尔斯加德解释说：“每次你想把一公斤的物体送入太空，就需要15公斤的燃料来驱动它。因此，能够利用月球上现有的材料，例如用来修理关键部件，具有巨大的优势。”
△利用风化层衍生油墨印刷导电结构。图片来自丹麦技术研究所。
为了验证可行性，研究团队计划利用脱氧月壤模拟物制成的导电油墨和粉末进行增材制造演示。测试将侧重于制造简单的导电结构，以展示功能性能和可制造性，且所采用的工艺需与月球部署兼容。丹麦技术研究所的3D打印专家安德烈亚斯·韦耶·拉森说道：“通过这种方式，我们生产出导电油墨和粉末，并测试它们是否可用于增材制造一段导线。通过这种方法，我们证明了导电粉末可用于例如在月球上直接制造天线。”
本项目获得15.5万欧元的资助，旨在验证概念，并有望为未来专注于电子制造领域原位资源利用的研究计划提供参考。潜在应用包括机器人系统维护、居住舱内的电气安装以及通信基础设施建设。本地制造能力将使系统无需补给任务即可进行维修或改造，从而提高任务的自主性和韧性。
月壤处理过程从结构转向功能
此前利用月壤进行月球建筑3D打印的研究表明，月壤可以在月球表面加工成承重结构，从而解决了从地球运输大量建筑材料的难题。2025年，中国深空探测实验室展示了一套太阳能系统，能够利用集中能量和光纤传输，将月壤模拟物熔化成线条、表面和固体结构。地面测试证实，无需粘合剂即可熔化月壤，验证了在月球表面制造砖块、平台和居住舱组件等结构元件的可行性，但尚未实现制造电功能材料。
另一项平行研究探索了利用月壤进行地质聚合物3D打印，其目标是在极端月球条件下进行建造，而非追求电气性能。意大利的GLAMS项目研究了用于液态沉积3D打印的化学活化月壤粘合剂，生产出类似水泥的材料，适用于建造中等规模的结构和屏蔽层。虽然这项工作解决了温度波动、低重力和结构监测等限制因素，但所得材料不导电，因此电子设备、电力分配和信号传输仍依赖于地球上提供的组件。
△利用月壤进行3D打印。图片来自WASP
来源：南极熊
0 留言