低場核磁技術(shù)突破月壤水泥基材料水化研究難題

隨著人類對月球探索的不斷深入，月球基地建設(shè)成為未來航天領(lǐng)域的重要目標(biāo)。在月球環(huán)境中，就地取材制備建筑材料是降低成本、實現(xiàn)長期駐留的關(guān)鍵。月壤水泥基材料作為重要的候選材料之一，其水化過程直接影響材料的性能和可靠性。然而，月壤顆粒復(fù)雜（含玻璃質(zhì)、角礫巖等），傳統(tǒng)方法（SEM/XRD）難以實時監(jiān)測水化過程，材料孔隙率、水分分布（吸附水 / 結(jié)合水）對強(qiáng)度影響顯著，卻缺乏原位監(jiān)測手段。此時，低場核磁共振技術(shù)憑借其獨-特優(yōu)勢，為月壤水泥基材料水化研究打開了新的局面。

月壤基材料研究現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)

月球表面覆蓋著一層由巖石碎塊、礦物顆粒和玻璃質(zhì)組成的月壤，其顆粒組成復(fù)雜，物理化學(xué)性質(zhì)與地球土壤差異巨大。在制備月壤水泥基材料時，月壤顆粒的特性對水化反應(yīng)產(chǎn)生重要影響。傳統(tǒng)的掃描電子顯微鏡（SEM）和 X 射線衍射（XRD）等方法，雖然能對材料的微觀結(jié)構(gòu)和物相組成進(jìn)行分析，但難以實現(xiàn)對水化過程的實時動態(tài)監(jiān)測，無法及時捕捉水化反應(yīng)中水分狀態(tài)和孔隙結(jié)構(gòu)的變化。

低場核磁技術(shù)的獨-特優(yōu)勢

低場核磁共振技術(shù)通過檢測氫質(zhì)子（1H）的弛豫時間，能夠靈敏地反映材料中水分狀態(tài)、孔隙分布及動力學(xué)過程。與傳統(tǒng)方法相比，它具有非破壞性、實時監(jiān)測、原位分析等顯著優(yōu)勢，特別適合月壤基材料的研究。

鋁酸鹽水泥水化不同水化時間下的核磁共振T₂譜

在月壤水泥基材料水化過程中，水分的存在形式和遷移規(guī)律對水化反應(yīng)的進(jìn)程和產(chǎn)物的形成至關(guān)重要。低場核磁可以準(zhǔn)確區(qū)分吸附水和化學(xué)結(jié)合水，并實時監(jiān)測它們在水化過程中的變化。通過分析氫質(zhì)子的弛豫時間譜，能夠獲得水分在不同狀態(tài)下的含量和分布信息，從而深入了解水化反應(yīng)的機(jī)理。