陪你直到宇宙深處，鑄就飛船金剛不壞——形狀記憶材料

材料牛注：讀萬卷書，行萬里路。你是否夢想著有一天可以對宇宙多一些了解？然而宇宙太大，難以度量，人們期盼用飛船來探索宇宙；但是宇宙危機四伏，飛船存活難度極大。幸運的是，科學家們開發出了形狀記憶材料，可以極大程度地幫助飛船在太空安全行進，幫助深空探索邁出一大步。形狀記憶材料有何神奇之處？又有哪些用途？好奇就請你閱讀本文。

康涅狄格大學的研究人員Seok-Woo Lee設計開發了一種新材料，旨在通過在低溫下自動變換材料形狀來解決深空旅行中遇到的一些問題。

探索太陽系之外的宇宙需要活動到無限遠的距離。離我們最近的恒星阿爾法半人馬座約為4.3光年，就是25兆（1兆=1萬億）英里；而遠一些的恒星系統，即使在理想狀況下，也需要數百或數千年時間才可以到達。所以科學家想要向其他恒星發射無人探測器，而這就要求必須創造出讓探測器在深空旅行中存活的創新技術。

Lee一直在研究該項技術，最近還獲得了美國國家航空航天局的早期事業特殊津貼。Lee在與愛荷華州立大學、埃姆斯實驗室和科羅拉多州立大學研究人員的通力合作下，開發出了一種叫做ThCr₂Si₂型的金屬間化合物，它可以通過在低溫下變換材料形狀來幫助深空旅行。

形狀記憶材料可以變成一個形狀，但是當它暴露在特定溫度時（通常是高溫）又會回到原來的形狀。Lee的溶液生長法晶體材料在較低溫下工作。

Lee同時是普拉特·惠尼特公司材料科學與工程的助理教授，他說：“我們創造的形狀記憶材料暴露在50開爾文（約等于-370華氏溫度）的低溫時，它會回復到原來的形狀。一個能在如此低的溫度下回復到原來形狀的材料將對深空旅行提供一些有趣的幫助，例如作為開關。”

Lee和他的研究生John Sypek、Keith Dusoe正在共同開發一款機械執行器，它可以在低溫太空中和形狀記憶材料一起工作。飛船離開太陽系時，一旦遇到溫度低至50開爾文，就會導致形狀記憶材料變形，同時激活執行器，轉而關閉飛船電源。在太空低重力的情況下，飛船會沿設定方向前行幾百年，即在降低功率的同時緩慢的靠近目標。

如果飛船到達新的恒星，即使恒星邊緣非常遙遠的熱量也會激活形狀記憶材料，使之回到原來形狀。形狀改變會推動執行器，啟動飛船的電源，然后人造飛船開始記錄并把數據傳輸回地球；飛船到達新恒星需要的時間太過漫長，發射飛船的科學家此時早已去世。

據Lee所言，材料被觸發的低溫如此重要的原因是這意味著飛船從一個星球離開后可以行進的更遠，因為當電源關閉時，飛船被損壞的幾率更低并且受損后產生的碎片更少。

形狀記憶材料另一個潛在用途是控制太空望遠鏡。據Lee所述，形狀記憶材料可以被精確控制，以用來調節伸縮光圈。由于鏡頭必須聚焦在遙遠的恒星上，所以鏡頭允許的光線量必須十分精確。

Lee表示，通過控制形狀記憶材料周圍的溫度，我們可以在埃級尺度控制鏡頭。埃是非常小的計量單位，一根頭發大概有50萬埃厚。Lee和他的團隊一直致力于發現形狀記憶材料的其他用途。

原文鏈接：New Material Promises Benefits to Deep Space Travel.

本文由編輯部月亮提供素材，張雨編譯，劉宇龍審核，點我加入材料人編輯部。

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