嫦娥五号月壤揭示月球玻璃抗老化的原因

ttyn727

科技日报记者 陆成宽

记者23日从中国科学院物理研究所获悉，利用嫦娥五号月壤样品，来自该所和松山湖材料实验室等单位的研究人员发现，月球特殊环境下的自然选择是月球玻璃具有超凡抗老化效应的主要原因。相关研究成果在线发表于《科学进展》杂志。

玻璃被认为是气态、液态、固态之外的第四态物质，在人类社会发展和科技进步中发挥着至关重要的作用。玻璃在应用的过程中，会不可避免地发生老化，导致其结构和性能随着时间的推移而转变，直接影响玻璃的稳定性。因此，老化是玻璃研究领域长久以来的热点问题，相应地，玻璃的抗老化问题也是科学家关注的焦点。

月球玻璃是月球风化层的常见成分，主要来源于陨石撞击，它们经历了数百万至数十亿年的老化，依然保持着完好的玻璃结构，因此月球玻璃可以作为评价玻璃长期抗老化效应的理想材料。同时，这类超凡抗老化的月球玻璃也是潜在的优质空间服役材料。

典型月球玻璃颗粒及其压痕形貌

“因此，研究月球玻璃的老化和抗老化效应，可为未来月球和行星探索的材料选择、成分设计和性能调控提供指导。”论文共同通讯作者、松山湖材料实验室研究员张博指出。

利用嫦娥五号月壤样品，研究团队系统研究了月球玻璃地质时间尺度的老化和抗老化机制。

研究结果表明，月球玻璃的老化现象非常显著。“在其他玻璃体系中，还从未报道过像月球玻璃一样严重的老化效应，但是令人惊奇的是，这些经历百万年以上老化的玻璃，仍然保持着玻璃的特征和特性，以及优异的力学性能。这些玻璃虽然老化严重，但是它们的硬度变化相对较小。”张博说。

通过对比各种玻璃体系在不同时间尺度下的老化效应，研究团队发现，月球玻璃的超凡抗老化效应是在月球特殊环境下自然选择的结果。“月壤玻璃在月球表面冷热循环、强宇宙射线辐射的恶劣环境下，其内部结构没有受到破坏，完好无损地保存了数百万年甚至数十亿年。因此，月壤玻璃可以被看作是自然选择后获得的能够适应月表恶劣环境的绝佳材料。”张博解释。

他表示，这项研究成果证明了通过多组分混合和适当掺入微量元素等方式，可以有效增强玻璃抵抗老化的能力。

月球玻璃颗粒Ⅰ轻度回复试样和超老化试样的结构特征

（松山湖材料实验室供图）