华盛顿州立大学的研究人员率先发现了液体溶剂，这对于从月球和火星土壤中提取建筑材料至关重要。这一进步对于建造长期太空探索所需的结构和工具至关重要。通过利用机器学习和计算建模，该团队已经确定了潜在的离子液体，可以有效和环境可持续地提取空间3D打印应用的基本元素。这一举措是美国宇航局阿尔忒弥斯任务的一部分，代表着在太空任务中减少对地球建筑材料依赖的重要一步。信贷:SciTechDaily

研究人员已经启动了识别液体溶剂的过程，这些溶剂可能用于从月球和火星岩石的尘埃中提取基本的建筑材料。这一发展是实现长期空间探索的关键组成部分。

利用机器学习和计算建模，华盛顿州立大学的研究人员发现了大约六种很好的溶剂候选物，这些溶剂可以提取月球和火星上可用于3D打印的材料。这项研究发表在《物理化学杂志B》上，由华盛顿州立大学机械与材料工程学院副教授苏米克·班纳吉(Soumik Banerjee)领导。

潜在溶剂的发现

这种强力溶剂被称为离子液体，是一种液态的盐。

班纳吉说:“机器学习工作让我们从2万英尺的高度降到了1000英尺的高度。”“我们能够非常快速地选择许多离子液体，然后我们也可以科学地了解决定溶剂是否能够溶解材料的最重要因素。”

Enviro政府和效率问题

作为阿尔忒弥斯计划的一部分，美国宇航局资助了班纳吉的工作，希望将人类送回月球，然后再送往火星和更远的太空。但是，为了使这样的长期任务成为可能，宇航员必须在这些地外环境中使用材料和资源，使用3D打印从月球或火星土壤中提取的基本元素来制造结构、工具或部件。

班纳吉说:“在未来几十年里，就地资源利用对美国宇航局来说是一件大事。“否则，我们就需要从地球携带非常高的有效载荷。”

获取这些建筑材料必须以环保和节能的方式进行。开采这些元素的方法也不能用水，因为月球上没有水。

离子液体可能是答案，Banerjee的团队已经研究了十多年用于电池的离子液体。

然而，在实验室中测试每个候选离子液体既昂贵又耗时，因此研究人员使用原子水平的机器学习和建模来缩小数十万候选离子液体的范围。他们寻找那些能够消化月球和火星上的物质，提取铝、镁和铁等重要元素，进行自我再生，并可能产生氧气或水作为副产品，以帮助维持生命。

优化选择溶剂的添加

在确定溶剂所需的优良品质后，研究人员能够找到大约六个非常强大的候选溶剂。成功的重要因素包括组成盐的分子离子的大小、表面电荷密度(即离子单位面积上的电荷)以及离子在液体中的流动性。

在另一项研究中，研究人员与科罗拉多大学的研究人员合作，在实验室中测试了几种离子液体溶解化合物的能力。他们希望最终建立一个实验室规模或中试规模的反应堆，并用月球风化层类型的材料测试良好的候选溶剂。

参考文献:“从风土中提取金属:离子液体中金属离子的溶剂化结构和动力学的理论研究”，作者:Azmain F. Islam和Soumik Banerjee, 2024年11月9日，物理化学学报B. DOI: 10.1021/acs.jpcb.3c04057

这项研究是由美国宇航局总部资助的。