北京時間2025年11月14日16時40分，神舟二十一號載人飛船返回艙攜帶中國空間站第九批空間科學(xué)實驗樣品在東風(fēng)著陸場成功著陸。由清華大學(xué)能源與動力工程系李水清教授團隊牽頭、中國科學(xué)院過程工程研究所聯(lián)合研制的“微重力半導(dǎo)體納米材料火焰合成機制研究”項目的單液滴燃燒器、采樣板與火焰合成過濾窗一同順利返回地面。

11月15日凌晨0時40分，項目團隊成員在中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心參加了科學(xué)實驗樣品的交接儀式，下行樣品安全完整地交付給項目團隊。

該項目聚焦的火焰合成技術(shù)，具有一步連續(xù)合成、設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、材料適應(yīng)性廣的獨特優(yōu)勢，可在毫秒尺度內(nèi)完成蒸發(fā)、燃燒、成核與生長，實現(xiàn)原子級別元素?fù)交�，尤其適合空間原位資源利用中復(fù)雜組分、多元顆粒材料的一步制備。同時微重力環(huán)境消除了地面重力導(dǎo)致的浮力對流和沉降等影響，也為揭示燃燒與材料合成的底層物理化學(xué)機制提供了理想環(huán)境。研究團隊為此次空間科學(xué)實驗任務(wù)專門研制了“預(yù)混平焰+單液滴發(fā)生”的一體化燃燒器，歷經(jīng)18個月的在軌實驗，圓滿完成了預(yù)期的各項實驗任務(wù)，*在空間微重力條件下實現(xiàn)了自由飛行單液滴的穩(wěn)定點火及燃燒，并*在空間微重力環(huán)境實現(xiàn)了顆粒材料的氣相合成，成功在軌收集到Al?O?與Y?Al?O??顆粒，完成了從火焰結(jié)構(gòu)調(diào)控到顆粒實際生成的完整驗證鏈條。項目還發(fā)現(xiàn)了飛行燃燒液滴在微重力極端條件下的碰壁反彈機制，觀測到燃燒或冷態(tài)液滴與高溫金屬采樣板發(fā)生“熱態(tài)反彈/冷態(tài)黏附”分化行為，揭示了類似“萊頓弗羅斯特效應(yīng)”（Leidenfrosteffect）的獨特動力學(xué)行為。

此次任務(wù)的圓滿成功，標(biāo)志著我國實現(xiàn)空間原位制備關(guān)鍵顆粒材料的前沿探索邁出了關(guān)鍵的一步。研究為未來我國長期地外探索中利用星球原生資源進行關(guān)鍵功能材料（如能源催化劑、電池材料、傳感器等）的“太空原位制造”提供了科學(xué)層面的可能。同時，該技術(shù)在地面轉(zhuǎn)化的成果也已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化推廣，研發(fā)的高性能納米粉體材料已在紅外光學(xué)、特種電池、高端生物陶瓷等*領(lǐng)域取得應(yīng)用。后續(xù)，項目團隊將立即對返回的空間實驗樣品開展全面的天地比對分析，以系統(tǒng)揭示微重力條件對顆粒生成過程的影響。

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