在月球上建造建筑是我们尚未完全掌握的挑战。许多项目都制定了宏伟的计划，从用血汗和泪水将月壤制成砖块，到建造用于在偏远地区之间无线传输电力的塔楼。然而，这些项目几乎忽略了我们在地球上常用的最重要的材料之一——陶瓷。

渥太华卡尔顿大学工程学教授亚历克斯·埃勒里博士在预印本服务器上发表了一篇新论文，探讨了陶瓷为何对月球经济发展如此重要，并指出了为了在月球表面制造和利用陶瓷，必须进一步发展材料科学。

月球原位资源利用工作主要有两个重点：一是利用隐藏在永久阴影区域(尤其是月球南极)的水冰;二是利用基本的月壤作为建筑原料，满足诸如庇护所或着陆平台等基础设施的需求。其他资源回收工作则致力于探索如何将月壤或其他结构开采作为月球经济的一部分，尤其侧重于将这些资源运回太空，用于建造太阳能卫星或大型太空栖息地。

虽然水本身具有实用特性，并且对未来人类在月球上定居至关重要，但普通的风化层由于其材料特性，其功能有限。虽然它适合用作基本的建筑材料，但它缺乏一些重要的物理特性，例如热阻和电阻率，以及用作粘合剂(例如砂浆)的能力。

这就是陶瓷的用武之地——许多陶瓷都可以用月球本身的材料制造。例如，用盐酸“风化”月球风化层中最常见的材料之一——钙长石，可以生成氧化铝和二氧化硅，这两种陶瓷在地球上被广泛用于需要比普通月球风化层更优良材料性能的应用领域。

此外，埃勒里博士还描述了一种使用月球高地模拟物生产这些陶瓷的过程，其副产品是氯化钙，氯化钙是生产纯铝所需的熔盐电解反应的必要成分，纯铝是月球上最受追捧的建筑金属之一。

陶瓷生产出来后，下一步就是将其塑造成有用的形状。埃勒里博士研究了两种不同的工艺——传统烧结和3D打印。烧结是将陶瓷加热到高温，使粉末状陶瓷颗粒粘合在一起，这可能是最常用的方法。

在月球上，还有一个额外的好处，就是可能只使用聚光太阳能来驱动整个过程。然而，这种方法存在脆性和开裂的问题，使得许多用这种技术制造的部件无法达到预期用途。在混合物中添加铁(月球表面到处都有铁)可以潜在地改善物质，但这需要额外的加工步骤和不同的材料。

另一方面，3D打印也面临着自身的挑战。虽然在地球上可以制造出各种形状和结构的陶瓷，但大多数3D打印技术都需要一种由聚合物组成的粘合剂。由于聚合物是由碳构成的，而碳在月球上相对稀缺，埃勒里博士称之为“聚合物问题”，这可能会成为在月球上3D打印陶瓷的一大障碍。

他提出了几种变通方案，比如用月球材料制成的粘土制造地质聚合物，或者使用碳消耗量较低的硅基聚合物。但最终，收集和利用碳来辅助制造陶瓷制品是一条关键途径，需要进行更多研究。

最终，这种行动号召似乎是这篇论文的主要目标之一。埃勒里博士指出，从技术和资源配置的角度来看，人们普遍缺乏对我们最终如何完全利用月球原料和能源来制造这些关键材料的过程的理解。他声称，在我们能够做到这一点之前，永远不会有一个完全成熟的月球经济。即使他的观点只有微弱的可能性是正确的，这个问题似乎也值得我们花更多时间去尝试解决。

更多信息： Alex Ellery，《陶瓷——月球循环经济中被遗忘却必不可少的要素》(2025年)。