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液态金属自由落体试验在世界第一高桥上完成

2017-09-06 09:26:19 稿源:曲靖日报

  近日,在地处宣威市境内的尼珠河大峡谷上的世界第一高桥——北盘江大桥上,科研人员完成了近段时间以来最后一项液态金属自由落体试验。至此,历时近5个月的液态金属微重力试验研究告一段落。系列探索首次直接观察到了溶液中液态金属随重力消失而呈现出的自发变形与电控变形现象。

  迄今,微重力试验大多在空间站、人工落塔、火箭以及试验飞机上进行,成本较为高昂。已有的地面试验塔因高度有限,微重力维持时间较短,且耗资大,使得频繁开展试验受到限制。此次宣威液态金属微重力试验的一个亮点是,直接选择在垂直落差达565米近200层楼高的地标性建筑——北盘江大桥进行,从而以极低成本完成了世界首例常温液态金属微重力变形效应实验,也因此开启了一个极简便快捷的低成本微重力研究模式。整项工作历经现场考察、试验落点筛选、低高度试验模拟、方案优化、常规桥面预试验、可重复性线牵试验、一次性破坏型自由落体试验等环节。在宣威试验开展之前,科研人员已在曲靖市境内的常规落高桥面上开展了系列预试验,获得一批重要数据和信息,为后续工作积累了丰富经验和试验基础。

  此项研究由刘静教授主持,参加单位有中国科学院理化技术研究所、清华大学、云南大学以及云南靖创公司、中宣公司、科威公司等。试验内容涉及:处于空气或溶液中的液态金属随重力减弱过程中的自发响应行为、微重力环境中液态金属在电场作用下的运动与变形能力、微重力环境下液态金属触发的铝水反应制氢问题等。为实时记录失重过程中液态金属与周围溶液的相互作用及动态变形过程,研究小组在试验箱体上特别设置了可从x、y、z多个空间角度同步观察金属流体行为的微型图像记录仪,并配置了加速度记录仪以实时监测下落过程中试验箱体的动态微重力水平。研究中初步揭开一些有趣现象:在一定体积范围内,液态金属无论尺度大小,在失重时均会因自身极大的表面张力作用而自发形成球体;在微重力下,处于溶液中的液态金属会在电场诱发下表现出明显比之地面重力情形快捷得多的运动和变形响应能力。这些液态金属因失重而呈现出的现象丰富了人们的认识,也为今后的空间技术应用提供了有益启示,如流体控制、柔性机器驱动等。

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