重庆南渝中学科学大讲堂开课 讲述“嫦娥奔月”背后的科学故事 2022重庆科学讲堂 嫦娥奔月科学课
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2025-07-02 04:01:26
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在梦想的心灵里种下一颗科学的种子,为它浇灌,终将发芽。

10月30日,中科院宁波材料技术与工程研究所研究员王军强受邀做客重庆南渝中学,以“神奇的玻璃材料——金属玻璃和月球玻璃的重要价值”为题,给孩子们讲述一趟从陆地遥望月空的梦想之旅。

念念不忘,必有回响。

在这趟“月空行走”的梦想之旅中,王军强教授从课本中元素周期表开始,延伸到中国的探月之旅带回的月壤研究,由此告诉大家一个事实:我们看到的科学诞生的每一小步,背后都有科学工作者日日夜夜不辞辛劳奋进的一大步。

王军强说,嫦娥五号六号接连取得突破,成功带回珍贵“月礼”,其中就含有罕见的氦-3。这种物质储量之大,价值连城,给人类能源革命带来新希望。因为,氦-3的能量密度非常高。100吨氦-3产生的能量,足以让一座10亿瓦的发电厂运转一年,月球上已探明氦-3的存量在100万吨到500万吨之间,是一笔极其宝贵的财富。

党的二十届三中全会提出,要统筹推进教育科技人才体制机制一体改革,健全新型举国体制,提升国家创新体系整体效能。重庆市委办公厅、重庆市政府办公厅《关于新时代进一步加强科学技术普及工作的实施方案》明确,要加强科学教育,推动科普与教育深度融合,将增强科学兴趣和创新意识作为素质教育重要内容,培育青少年创新人才。

与科学对话,与大咖相约。

为推动前沿领域科学知识进校园,培养学生创新思维和动手能力,助力“科创渝苗”计划试点工作,近来,南渝中学科教中心围绕“智启未来,同心育苗” 开展了科学讲座、科学实践、智创班开班等科学教育系列活动,多维度赋能促进学校科学教育持续高品质发展。

新闻报道的重要事件

是探月工程取得的傲人成果

2022年7月11日,中国青年报刊登了这样一条新闻,《用1克月壤找到氦-3提取的“秘密”》这篇文章讲述了中科院宁波材料所、航天五院钱学森实验室、中科院物理所和南京大学等联合团队,在学术期刊《材料未来》(Materials Futures)上发表论文,宣布发现月壤中钛铁矿颗粒表面都存在一层非晶玻璃。

玻璃态材料特殊的无序原子堆积结构具有极高的稳定性,比如玻璃态琥珀可以将生物标本保存上亿年、氧化物玻璃可以将核废料储存上千年。这项工作表明钛铁矿玻璃也具有极高的稳定性,在月球上捕获并保存了丰富的氦-3资源。

短短的一篇报道,却透露出巨大的信息,知道氦-3这一资源的都清楚,它的发现,意味着地球高能耗的问题,将有新的突破。

作为中科院宁波材料技术与工程研究所的研究员、非晶合金磁电功能特性团队的核心成员,王军强的工作与此息息相关,

他告诉同学们,整个实验团队,对1克月壤中进行研究,发现月壤中钛铁矿颗粒表面都存在一层非晶玻璃。研究人员通过高分辨透射电镜结合电子能量损失谱法,在玻璃层中观测到了大量的氦气泡,直径大约为5~25nm,且大部分气泡都位于玻璃层与晶体的界面附近。

玻璃态材料特殊的无序原子堆积结构具有极高的稳定性,比如玻璃态琥珀可以将生物标本保存上亿年、氧化物玻璃可以将核废料储存上千年。这项工作表明钛铁矿玻璃也具有极高的稳定性,在月球上捕获并保存了丰富的氦-3资源。

这一结果,也成为月壤探索取得的傲人成果之一。

玻璃态物品无处不在

研究玻璃态从喜爱我们生活中的科学开始

重要成果的取得,离不开科学家们数十年如一日的砥砺前行。

在氦-3的发现过程中,对玻璃态物质的研究,是取得这项重大发明成果的基础,而如何了解玻璃态物质,恰好可以从我们的生活入手。

在讲座现场,王军强举例说明了玻璃态物质高频次地出现在我们的生活中,比如阿司匹林肠溶片、蔬菜大棚、输液用的液体管、奶瓶等等,甚至于在科学界有句话叫做“人生四大‘杯具’,都离不开玻璃态。”指的就是出生时喝的奶瓶,成长过程中喝水的杯子,成年后觥筹交错的酒瓶,以及生病输液的吊瓶、药品等等,甚至连我们小时候吃的糖关刀,都是玻璃态的一种表现形式。

从玻璃再来到金属玻璃,向科学更加迈进了一步。

60年前,金属玻璃杯发现,王军强说,金属玻璃又称非晶合金, 它既有金属和玻璃的优点,又克服了它们各自的弊病。自发现之日起,就杯广泛地应用在生活中,比如我们目前使用广泛的新能源汽车充电、5G与无线充电等。

由于金属玻璃磁性材料具有明显的节能环保优势,未来,新能源汽车的发展方向可能是,车载一个容量不大的电车,通过磁吸能源转化的方式,一边开车一边充电,减少电池本身带来的一些消费问题。

脚踏实地方能仰望星空

期待小小的种子开出大大的花

回到和孩子们互动的环节,王军强给大家讲了一个故事。

小时候,家住农村的他帮着父亲干农活,因为性子比较急,总想着一会儿就能把活干完。但父亲告诉他,做事情一定要一步一个脚印,慢慢来,“一口气吃不成大胖子。”

从事科学研究后,他更加明白一步一个脚印的道理。

嫦娥五号搭载的五星红旗也是用玻璃纤维制作的,可见,玻璃态的世界,是一个值得深度探索的领域。

做客南渝中学,王军强也有很多的心得与同学们分享,国家的发展,离不开一代又一代科学工作者的默默奋斗和耕耘,也希望这一次的讲座能够给同学们在心里种下一颗小小的科学梦想的种子,未来能够在科学的领域,开出大大的花。

上游新闻记者 王渝凤

编辑:秦雨    责编:郑亚岚     审核:宋岩

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