确定在月球和火星上建造的潜在溶剂

研究人员已经朝着寻找液体溶剂迈出了第一步，这种液体溶剂有朝一日可能有助于从月球和火星岩石灰尘中提取关键的建筑材料，这是使长期太空旅行成为可能的重要组成部分。

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可以提取月球和火星上可用于3D打印的材料的溶剂。

这项工作发表在物理化学杂志B由WSU机械和材料工程学院副教授苏米克·班纳吉领导。

被称为离子液体的强溶剂是处于液态的盐。

班纳吉说:“机器学习工作将我们从20000英尺的高度降低到了1000英尺的高度。”

“我们能够非常快速地筛选出许多离子液体，然后我们还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。”

作为阿尔忒弥斯任务的一部分，资助班纳吉工作的美国国家航空航天局希望将人类送回月球，然后前往火星等更深的太空。

但为了使这种长期任务成为可能，宇航员将不得不使用那些地外环境中的材料和资源，使用3D打印从月球或火星土壤中提取的基本元素制造结构、工具或零件。

“就地资源利用在未来几十年对美国国家航空航天局来说是一件大事，”班纳吉说。

“否则，我们将需要从地球上运载非常多的材料。“

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。

班纳吉的团队十多年来一直在研究用于电池的离子液体，这可能是答案。

然而，在实验室测试每一种离子液体候选物既昂贵又耗时，因此研究人员在原子层面上使用机器学习和建模从数十万种候选物中缩小范围。

他们寻找那些可能消化月球和火星物质，提取铝、镁和铁等重要元素，再生自身，并可能产生氧气或水作为副产品来帮助提供生命支持的物质。

研究人员确定了溶剂需要的优良品质，找到了大约六个非常强的候选物。

成功的重要因素包括组成盐的分子离子的大小、其表面电荷密度(即离子单位面积的电荷)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，并用月壤类型的材料测试良好的候选溶剂。

来源:

Materials provided by Washington State University. Original written by Tina Hilding. 注明: Content may be edited for style and length.

参考:

Azmain F. Islam, Soumik Banerjee. Toward Metal Extraction from Regolith: Theoretical Investigation of the Solvation Structure and Dynamics of Metal Ions in Ionic Liquids. The Journal of Physical Chemistry B, 2023; 127 (46): 9985 DOI: 10.1021/acs.jpcb.3c04057