一种基于干凝胶的月球砖及其原位制备装置、方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于月面建筑材料，涉及一种基于干凝胶的月球砖及其原位制备装置、方法。该月球砖的原料由以下质量份的组分组成：具有亲水性的干凝胶粉末3～5份，水15～25份，月壤60～100份。当使用干凝胶材料作为月球混凝土粘结剂时，由于其具有极强的亲水性，可以和水结合紧密从而最大限度地利用月表原位水冰资源。另外在制备时凝胶材料中的高分子聚合物的交联可在较低温度下自发发生，相较于其他月面建筑材料的建造生产方法只需要输入很少的额外能量。最重要的是所述方法可利用月夜低温条件直接进行基于干凝胶材料的混凝土砖块的冷冻固化，从而大大提高月面的生产效率。从而大大提高月面的生产效率。从而大大提高月面的生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于干凝胶的月球砖及其原位制备装置、方法


[0001]本专利技术属于月面建筑材料领域，更具体地，涉及一种基于干凝胶的月球砖及其原位制备装置、方法。

技术介绍

[0002]随着人们对于月球的探索兴趣不断增强，特别是有关月面栖息地建造的实用场景的探究，在进行月面建造的过程中，往往面临着从地球运输材料费时费财的同时也存在一定运输风险、月面恶劣的温度气候条件以及建造产品的性能不足等问题。例如普遍使用的烧结或熔化技术需要上千摄氏度的高温条件，在月球上难以持续达成。
[0003]因而，目前亟需开发一种适合月球条件、能最大限度利用原位资源的制备方法，且其最终产品应符合月面建造的性能要求。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于干凝胶的月球砖及其原位制备装置、方法，其目的在于，利用月夜低温条件实现月球混凝土砖的制备，降低月面建造条件需求及成本。
[0005]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种基于干凝胶的月球砖，所述月球砖的原料由以下质量份的组分组成：具有亲水性的干凝胶粉末3～5份，水15～25份，月壤60～100份。
[0006]进一步地，所述具有亲水性的干凝胶为天然凝胶或合成凝胶。
[0007]进一步地，所述天然凝胶为明胶或水母胶，所述合成凝胶为聚丙酰胺凝胶。
[0008]按照本专利技术的另一方面，提供了一种基于干凝胶的月球砖的制备方法，包括如下步骤：
[0009]步骤一：将具有亲水性的干凝胶粉末3～5份、水15～25份进行混合，然后将混合物在加热的同时搅拌以形成均匀的溶胶；
[0010]步骤二：将步骤一的溶胶按其原料质量份数与60～100份月壤混合，并搅拌以形成均匀的混合物；
[0011]步骤三：将步骤二所得混合物在低温下进行冷冻干燥固化获得月球砖。
[0012]进一步地，所述月壤为原位采集的经过筛分处理后的月壤，和/或，所述低温为月夜的自然低温。
[0013]进一步地，所述月壤经过筛分处理后的粒径为0.5mm～1.5mm。
[0014]按照本专利技术的另一方面，提供了一种基于干凝胶的月球砖的制备装置，包括：
[0015]加热搅拌箱，用于将具有亲水性的干凝胶粉末与水进行混合，然后将混合物在加热的同时搅拌以形成均匀的溶胶；加热搅拌箱包括加热搅拌箱体、干凝胶粉末入料口、入水口、凝胶搅拌柱、凝胶搅拌扇叶、加热器、温度传感器和溶胶出料口；干凝胶粉末入料口、入水口设于加热搅拌箱体上，溶胶出料口设于加热搅拌箱体底部；搅拌柱带动搅拌扇叶在加
热搅拌箱体内部旋转搅拌，加热器用于搅拌过程中加热，温度传感器用于监测混合温度；
[0016]骨料搅拌箱，用于将溶胶与月壤混合，并搅拌以形成均匀的混合物；骨料搅拌箱包括骨料搅拌箱体、溶胶入料口、骨料入料口、骨料搅拌柱、骨料搅拌扇叶及出料口；溶胶入料口、骨料入料口设于骨料搅拌箱体上，溶胶入料口通过输料管连接溶胶出料口；骨料搅拌柱带动骨料搅拌扇叶在骨料搅拌箱体内部旋转搅拌；
[0017]成型单元，用于混合物成型；成型单元包括砖块模具及按压成型板，混合物通过出料口注入砖块模具并通过按压成型板按压成砖。
[0018]进一步地，还包括底座、传送装置和按压成型板控制器；骨料搅拌箱及按压成型板控制器设于底座上，传送装置一端位于出料口下方，按压成型板控制器用于控制按压成型板执行按压操作。
[0019]总体而言，本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0020]1、本专利技术所需地外运输的原材料用量少，当将所述的干凝胶材料用作月球混凝土粘结剂时，由于它具有极强的亲水性，可以和水结合紧密从而最大限度地利用月表原位水冰资源。
[0021]2、本专利技术制备过程所需输入的能量少，由于亲水性凝胶材料中高分子聚合物的交联可以在较低温度下自发发生，从而完成混凝土砖块的自养护过程，所述方法相较于一般常见的月面建筑材料制备方法如熔融、烧结等技术只需要相当少的额外能量。
[0022]3、本专利技术所述方法可在月夜自然低温环境下制备，凝胶材料可利用月夜低温条件直接进行混凝土砖块的冷冻固化，从而实现在月夜的生产制造，提高月面建造效率。
附图说明
[0023]图1是本专利技术的一种基于干凝胶的月球砖原位制备装置的结构示意图；
[0024]图2是本专利技术装置的加热搅拌箱的结构示意图；
[0025]图3是本专利技术装置的加热搅拌箱的俯视结构示意图；
[0026]图4是本专利技术装置的骨料搅拌箱的结构示意图；
[0027]图5是本专利技术装置的底座的侧面结构示意图。
[0028]在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
[0029]1‑
干凝胶粉末入料口，2
‑
太阳能板，3
‑
搅拌柱控制旋钮，4
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入水口，5
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加热搅拌箱，6
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凝胶搅拌柱，7
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凝胶搅拌扇叶，8
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加热器，9
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温度显示控制屏，10
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溶胶出料口，11
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温度传感器，12
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输料管，13
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骨料入料口，14
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骨料搅拌箱，15
‑
搅拌控制旋钮，16
‑
骨料搅拌柱，17
‑
骨料搅拌扇叶，18
‑
控制出料口，19
‑
按压成型板控制器，20
‑
伸缩滑块，21
‑
砖块模具，22
‑
按压成型板，23
‑
传送装置，24
‑
底座，25
‑
下螺栓部件，26
‑
上螺栓部件，27
‑
支柱，28
‑
砖块成型槽。
具体实施方式
[0030]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要
彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0031]实施例一：
[0032]本实施例提供了一种基于干凝胶的月球砖原位制备方法，由干凝胶材料、水、原位获取处理后的月壤为原材料，在月面低温条件下进行制备过程；
[0033]所述干凝胶材料为明胶粉末，可从动物的结缔或表皮组织中的胶原部分水解出来的蛋白质制成，具有极强的亲水性，胶结过程可在低温下自发进行。
[0034]所述方法包括如下步骤：
[0035]步骤一：将明胶粉末和水以质量比为0.2进行混合，然后将液体混合物在加热(60
‑
80℃)的同时搅拌两小时以形成均匀的明胶溶胶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于干凝胶的月球砖，其特征在于，所述月球砖的原料由以下质量份的组分组成：具有亲水性的干凝胶粉末3～5份，水15～25份，月壤60～100份。2.如权利要求1所述的一种基于干凝胶的月球砖，其特征在于，所述具有亲水性的干凝胶为天然凝胶或合成凝胶。3.如权利要求2所述的一种基于干凝胶的月球砖，其特征在于，所述天然凝胶为明胶或水母胶，所述合成凝胶为聚丙酰胺凝胶。4.一种基于干凝胶的月球砖的制备方法，用于制备权利要求1～3任一项所述的一种基于干凝胶的月球砖，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：将具有亲水性的干凝胶粉末3～5份、水15～25份进行混合，然后将混合物在加热的同时搅拌以形成均匀的溶胶；步骤二：将步骤一的溶胶按其原料质量份数与60～100份月壤混合，并搅拌以形成均匀的混合物；步骤三：将步骤二所得混合物在低温下进行冷冻干燥固化获得月球砖。5.如权利要求4所述的一种基于干凝胶的月球砖的制备方法，其特征在于，所述月壤为原位采集的经过筛分处理后的月壤，和/或，所述低温为月夜的自然低温。6.如权利要求5所述的一种基于干凝胶的月球砖的制备方法，其特征在于，所述月壤经过筛分处理后的粒径为0.5mm～1.5mm。7.一种基于干凝胶的月球砖的制备装置，用于制备权利要求1～3任一项所述的一种基于干凝胶的月球砖，其特征在于，包括：加热搅拌箱(5)，用于将具有亲水性的干凝胶粉末与水进行混合，然后将混合物在加热的同时搅拌以形成均匀的...

【专利技术属性】
技术研发人员：周诚，陈旭，高玉月，程杉杉，周燕，文世峰，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：