3月31日消息，近日，由中國科學院空間應用中心、清華大學與中國科學院地球化學研究所組成的聯合研究團隊，首次成功實現了嫦娥五號（CE5）月壤單顆粒的熱導率精準測量。

研究發現，月壤中膠結物顆粒在真空條件下的熱導率低至約8 mW·m?¹·K?¹，其絕熱性能比肩人造高性能氣凝膠，是目前報道的熱導率最低的天然物質。

這一突破不僅從微觀顆粒尺度揭示了月壤極低熱導率的成因和月表極端熱環境的形成機制，也為研發新型極端環境絕熱材料提供了重要的自然范本。

研究團隊將月壤顆粒按形貌分為膠結物、巖屑、玻璃珠三類，其中膠結物是月表太空風化典型產物，結構最復雜且孔隙率達17.78%，遠高于巖屑和玻璃珠，其內部的多尺度缺陷與復雜界面結構，是月壤極低熱導率的核心成因。

團隊通過自主設計的懸臂式H型微納熱橋裝置，在高真空環境下完成精準測試，發現253K時膠結物熱導率低至8 mW?m?¹?K?¹，較巖屑低3-5倍、較玻璃珠低1-2個數量級，且其熱導率隨溫度升高略有上升，與巖屑、玻璃珠的變化規律相反，這一特性源于其非晶質結構與高溫下的輻射傳熱增強。

研究還揭示了膠結物超低熱導率的物理機制：其非晶態熔融玻璃膠結礦物碎屑的復合結構，疊加納米至微米級多級孔隙，顯著增強聲子散射與界面熱阻，且熱導率更依賴孔隙連通性和結構復雜度；不同物相間的振動態不匹配，讓等效界面熱阻提升三個數量級，使膠結物熱導率僅為理想致密礦物的12%。

團隊還構建了跨尺度傳熱模型，驗證了微觀結構對熱傳導的控制作用。

此次研究從微觀尺度揭示了月壤低熱導率成因和月表極端熱環境形成機制，為月表熱環境建模、月面設備熱設計提供了可靠物性基礎，也為月壤原位資源利用的傳熱工藝優化提供參考。