登月建设月球科研站作为深空探测中转站对人类探索宇宙具有重要意义。在月表就地取材利用月壤制备地聚合物作为建筑材料，结合自动化的智能3D打印技术有望解决月球科研站建设过程中材料短缺、劳动力不匹配的难题。
      基于以上研究背景，围绕月球科研站原位建造开展了模拟月壤制备、模拟月壤地聚合物配合比设计及反应机理、3D打印模拟月壤地聚合物流变时变行为调控的研究工作。具体研究方法和研究结果如下：
      1）以我国吉林省辉南县金龙顶子火山灰为原料制备了两种模拟月壤，分别命名为BH-1和BH-2。通过X射线衍射、X射线荧光、反射光谱、扫描电镜将火山灰与Apollo月壤及其他模拟月壤进行了比较。结果表明，选用的火山灰在矿物组成、化学成分、反射光特征、微观形貌等四个方面与阿波罗17号真实月壤样品具有较高的相似性。其中，BH-1模拟月壤采用球磨机磨细制得，模拟了月面表层颗粒细小的“月尘”；BH-2模拟月壤与Apollo17号采样的真实月壤粒径分布近似，用于模拟月表浅层开挖的月壤；
      2）以BH-1模拟月壤为原料，通过正交试验研究氢氧化钠掺量、水玻璃掺量和养护温度三个因素对地聚合产物力学性能的影响。当氢氧化钠、水玻璃、火山灰按0.09:0.15:1配比并在80℃下养护时，制备的模拟月壤地聚合物28天抗压强度和抗折强度分别可达75.6MPa和6.3MPa。通过红外光谱、固体核磁等材料学试验手段对反应前后火山灰的物相组成、化学基团、硅铝原子化学位移和元素分布进行表征，结果表明参与反应的主要为模拟月壤内的无定形组分，模拟月壤内高聚集态的硅铝酸盐在碱激发剂的作用下形成具有空间硅铝四面体的网状结构的地聚合物；
      3）以水胶比0.28-0.32的BH-1模拟月壤地聚合物浆体作为3D打印墨水，采用流变试验测试了打印温度在40-80℃下浆体的流动曲线，通过宾汉姆模型拟合得到了屈服应力和塑性黏度。利用3D打印机的送料机构研究了浆体的可挤出性和可建造性，建立了二者与流变参数的关系。结果表明：BH-1模拟月壤地聚合物浆体屈服应力和塑性黏度随水胶比增大而减小，随静置时间延长而增大，且打印温度越高，增长速度越快。满足可挤出性的浆体屈服应力上限值为1090Pa，塑性黏度为11.5Pa s。在所有试验组中，水胶比为0.32，打印温度为80℃时可以在满足可挤出性和较长施工时限的前提下，有效控制打印试件的变形。
      研究成果将模拟月壤地聚合制备技术和3D打印智能建造技术有机结合，拓展了月壤原位利用的技术手段，在深空智能建造领域具有一定的的开创性和引领性。
 

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