引用論文

Wucheng Sun, Fen Dang, Yan Zhou, Shifeng Wen, Cheng Zhou, Yusheng Shi, Lieyun Ding. Additive manufacturing of lunar regolith: A review. Additive Manufacturing Frontiers, Volume 4, Issue 3, 2025, 200225.

https://doi.org/10.1016/j.amf.2025.200225.

文章鏈接：

1研究現(xiàn)狀

月壤增材制造是實(shí)現(xiàn)月球原位建造的關(guān)鍵技術(shù)，目前它主要包括低溫沉積成形（材料擠出、粘結(jié)劑噴射）和高能束熔融成形（粉末床熔融、定向能量沉積）兩大技術(shù)路徑。前者能耗低，但依賴粘結(jié)劑成形，且成形試樣真空/輻照服役性能差；后者原位資源利用率高，但存在能耗高、成形試樣強(qiáng)度低、孔隙率高等劣勢(shì)。

2研究難點(diǎn)或瓶頸

月壤礦物多組分、非共熔、非共沸、高粘度等特性導(dǎo)致增材制造過程中材料均勻性調(diào)控難，成形后易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)缺陷與性能不均勻等；月面真空、低重力及高低溫環(huán)境，使月壤顆粒輸運(yùn)行為復(fù)雜，散熱周期長(zhǎng)，導(dǎo)致致密化成形參數(shù)窗口窄、工藝穩(wěn)定性差等，目前尚難滿足月面建造工程需求。

3展望

針對(duì)低溫沉積成形，研發(fā)新型粘結(jié)劑材料，滿足真空、輻照服役等抗老化需求。優(yōu)化低重力下擠出或噴射工藝，實(shí)現(xiàn)材料輸運(yùn)和層間高效結(jié)合；對(duì)于高能束熔融成形，研究真空、低重力下高能束與月壤作用的傳熱-傳質(zhì)機(jī)制，降低溫度梯度，減小熱應(yīng)力，減少裂紋、孔洞等缺陷。同時(shí)，構(gòu)建月壤成分-結(jié)構(gòu)-工藝-性能關(guān)聯(lián)模型，研發(fā)預(yù)處理和后處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)成形構(gòu)件耐久性提升，推動(dòng)月壤增材制造技術(shù)工程化應(yīng)用。

4代表性圖片

Fig. 1 Schematic of additive manufacturing technologies of lunar regolith simulants.

Fig. 2. DIW fabrication of (a) extraterrestrial regolith bio-composites [38], (b) matrix transformed lunar regolith showing the reaction scheme for surface dissolution, functionalization, and condensation yielding mineral phases enmeshed in a crosslinked siloxane network incorporating additional multifunctional molecules, (c) alkali-activated geopolymers, and (d) geopolymers with different urea dosages.

Fig. 3. Regolith–geopolymer composites with bioinspired sandwich structures of (a) honeycomb, triangular, wave, rectangular shapes, and (b) corresponding compressive strength measured in different directions.

關(guān)于團(tuán)隊(duì)

作者團(tuán)隊(duì)介紹

丁烈云（團(tuán)隊(duì)帶頭人），中國(guó)工程院院士，華中科技大學(xué)教授，國(guó)家數(shù)字建造技術(shù)創(chuàng)新中心首席科學(xué)家。長(zhǎng)期從事數(shù)字建造、工程安全理論與技術(shù)研究。

周燕（通信作者），華中科技大學(xué)副教授，博士生導(dǎo)師，湖北省杰出青年基金獲得者、中國(guó)科協(xié)青年托舉人才。主要從事面向太空工程的增材制造材料及工藝研究。主持國(guó)家自然科學(xué)基金、JKW創(chuàng)新特區(qū)項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃子課題及省部級(jí)科研項(xiàng)目20余項(xiàng)，一作/通訊發(fā)表SCI論文60余篇，授權(quán)發(fā)明專利40余項(xiàng)。成果獲省部級(jí)技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)2項(xiàng)（排1、排3）、二等獎(jiǎng)2項(xiàng)（排3、排4）。

團(tuán)隊(duì)研究方向

地外建造與太空工程

近年團(tuán)隊(duì)發(fā)表文章

[1] Zhou C, Gao Y, Zhou Y, She W, Shi Y, Ding L, Miao C. Properties and Characteristics of Regolith-Based Materials for Extraterrestrial Construction. Engineering, 2024, 37:159-181.

[2] Wang Z, Zhou Y, Xiao L, Zhou C, Ding L. Effects of TiO2 content on microstructure, thermal and mechanical properties of microwave sintered lunar regolith simulant. Science China Technological Sciences, 2025, 68, 4:1-16.

[3] Wang Z, Zheng Z, Jiang L, Qin Y, Zhu J, Zhou Y, Xiao L, Zhou C, Ding L. Microwave sintering of HUST-2 lunar highland regolith simulant: Effects on microstructure evolution, mechanical and thermal properties. Construction and Building Materials, 2025, 467.

[4] Dang F, Wang Z, Li Y, Sun W, Zhou Y, Zhou C. Investigation of the melting behavior of laser-melted lunar regolith simulant for in-situ construction. Journal of Materials Research and Technology. 2025, 36:4574-4584

[5] 周誠(chéng), 高玉月, 覃文波, 丁烈云. 月球基地建造的發(fā)展趨勢(shì)、戰(zhàn)略目標(biāo)與政策路徑. 科學(xué)通報(bào), 2025, 1-10

責(zé)任編輯：杜蔚杰

責(zé)任校對(duì)：張 強(qiáng)

審 核： 張 強(qiáng)

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JME學(xué)院是由《機(jī)械工程學(xué)報(bào)》編輯部2018年創(chuàng)建，以關(guān)注、陪伴青年學(xué)者成長(zhǎng)為宗旨，努力探索學(xué)術(shù)傳播服務(wù)新模式。首任院長(zhǎng)是中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)監(jiān)事會(huì)監(jiān)事長(zhǎng)、《機(jī)械工程學(xué)報(bào)》中英文兩刊主編宋天虎。

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