美国阿肯色大学实现月壤模拟物无粘结剂三维打印

11月10日，美国阿肯色大学研究团队公布月壤模拟物无粘结剂增材制造研究成果，利用激光粉末床熔融技术，将模拟月壤直接烧结成可相互拼接的模块化建筑砖块。该技术不需要额外添加粘结剂，制成的十字形和字母H形构件能够相互嵌合，组合成更大型的结构。相关研究于2026年8月29日发表于《NPJ先进制造》期刊，研究人员提出，该工艺可用于探索未来月球基地建筑构件的原位制造方案。

试验采用月球高地月壤模拟物LHS-1，这是一种商业化材料，按照阿波罗计划采集的月球样品特征配制，用于模拟月球表层松散矿物颗粒的组成和性质。与地球土壤不同，月壤不含有机物，主要由长期受到小行星、微陨石及其他空间物质撞击形成的尖锐矿物颗粒组成。由于颗粒之间缺少天然胶结作用，传统粉末成型工艺通常需要添加粘结剂，而将粘结剂从地球运输至月球会增加载荷和任务成本。

研究团队采用激光粉末床熔融工艺，将细颗粒月壤模拟物均匀铺设在粉末床上，通过激光照射使颗粒局部升温并发生烧结，形成连续固结层。完成一层加工后，设备降低粉末床平台，再铺设新一层粉末并重复烧结，逐层形成三维构件。与依靠外加粘结剂连接颗粒的方案不同，该方法直接利用月壤模拟物自身颗粒之间的烧结结合形成结构。

研究人员制作了宽度为数厘米的十字形和H形砖块，两种结构可以通过几何嵌合方式相互连接，无须额外使用砂浆或其他连接材料。研究还对烧结立方体样品进行了抗压强度和孔隙率测试，测得的最高抗压强度约为3.4兆帕。需要区分的是，该强度数据来自烧结立方体测试样品，并非已经验证的完整建筑结构承载能力。

目前，直接烧结形成的构件仍存在孔隙率较高、机械强度低于添加粘结剂的打印材料等问题。研究团队认为，现有样品能够保持自支撑形态，但尚不能据此认定其具备承担建筑主体荷载的能力。后续研究还需要验证该工艺在真空和微重力环境下的加工稳定性，并优化材料致密度、机械强度及烧结参数。