我最近在 stackexchange 的空间部分问了一个问题,关于火星土壤是否可以开采(用磁铁)氧化铁含量适中的氧化铁和用作 SLS/SLM 3d 打印机建筑材料的氧化铁.
这可能吗?最终结果不一定是纯铁,我只是想看看氧化铁是否适合 SLS/SLM 3d 打印机的建筑材料。
我最近在 stackexchange 的空间部分问了一个问题,关于火星土壤是否可以开采(用磁铁)氧化铁含量适中的氧化铁和用作 SLS/SLM 3d 打印机建筑材料的氧化铁.
这可能吗?最终结果不一定是纯铁,我只是想看看氧化铁是否适合 SLS/SLM 3d 打印机的建筑材料。
首先,让我们从基础开始:
伊利诺伊大学举办了一场“Ask the Van”,其中有人提出了“铁锈磁性”的问题,我将引用 Tom J. 和 Mike W. 的话:
有几种不同的铁氧化物,具有不同的氧含量。它们是 Fe0、Fe2O3 和 Fe3O4。铁锈主要由 Fe2O3 组成,并附有额外的水分子。Fe2O3 有多种形式,一种常见的由 Fe2O3 组成的矿物称为赤铁矿,是一种有光泽的黑色矿物。赤铁矿不是铁磁性的,但它仍然对磁场作出反应,并会被永久磁铁的磁极吸引。[...] FeO 也不是铁磁性的,但它被拉向磁极的程度约为 Fe2O3 的两倍一块磁铁。磁铁矿 Fe3O4 具有铁磁性,其强度约为纯铁的 1/4。
在 Mike W. 的后续回答中,它变得更加明确:
与普通铁或大多数类型的钢不同,铁锈(一些氧化铁的集合)实际上是非磁性的。
这几乎意味着,与纯铁不同,您无法用磁铁吸起(大多数)锈蚀颗粒。根据我们对火星土壤的了解,我们可以肯定地知道它的颗粒非常细,因此颗粒本身很小。这再次暗示火星上任何暴露在外的铁在过去的百万年里都已经彻底生锈,只在表面留下非磁性的锈尘——不适合用磁铁开采的尘土。
我们从一些着陆器上分析了火星的化学成分,暗示火星风化层确实因各种键中铁含量高而有颜色。那么,我们如何处理这些数据?我们创建了 Maritan 风化层模拟物,它已根据探针的发现进行了检查。低下看:在发现或探针或风化层模拟物中没有一个百分位的铁。只有大约 16-18% 的锈。
现在,我们的风化层中锈迹的分布有些均匀。我们有一种兴奋剂可以从休斯顿那里获得。据我所知,它还没有针对 SLM 进行测试,但它已用于粉末挤出机,如为 NASA 制造的火星栖息地 3D 打印机如何工作中所述?
由于缺乏测试和相对较低的氧化铁含量,我不敢说它会以通常的方式打印。然而,通过添加一些聚合物,人们可以创造一种快速的风化层-塑料复合物,其表现出与混凝土相似的行为。这种材料可以适用于 SLS 机器的 3D 打印。另一个想法可能是从 SLM(选择性激光熔化)到旧的 SLS(选择性激光烧结),甚至是简单的烧结,在这种烧结中,化合物几乎被“烘烤”成形状而不完全熔化。我们非常了解如何烧结我们难以熔化的材料,其中一个主要例子是碳化钨。
虽然我看到了从火星风化层中开采铁的问题,而无需化学精炼过程或将其精炼成铁砂,但我不明白如何通过添加某种聚合物将火星风化层精炼成合适的 SLM 或 SLS 材料或通过热和机械工艺获得可烧结材料。除了聚合物,也可以添加纯金属(镁或铝)作为粘合剂。随着风化层模拟物可用于研究,只需要一个有兴趣研究这种材料在此类应用中的适用性的研究小组。