【央广网】央广网长春1月23日消息(记者张学龙)22日,吉林大学正式对外发布,近日通过对嫦娥六号月壤样品的系统分析,在国际上首次发现并确认了天然形成的单壁碳纳米管和石墨碳,未来若能在月球实现原位资源利用,这些碳材料或可直接用于建造月球基地、制造轻质高强度结构件、能源设备等。相关研究成果发表于学术期刊《纳米快报》。
单壁纳米碳管是一种由单层碳原子卷曲而成的中空管状纳米材料,直径通常为0.5-3纳米,具有极高的强度(比钢强百倍)、优异的导电性与导热性。作为一种"颠覆性"纳米材料,其作用几乎遍及所有现代高科技领域,更被视为推动未来电子器件、能源存储、医疗等领域革命的关键材料之一。此前,单壁纳米碳管主要依赖人工合成,吉林大学这一重大发现,首次证实无需人工干预的天然单壁纳米碳管的存在。自然界在极端条件下能合成复杂纳米结构的能力,或将为人工合成新型碳材料提供仿生灵感。
研究团队综合运用多种显微与谱学技术,对嫦娥六号采集的月球背面样品进行系统分析,不仅明确识别出石墨碳并追溯其演化过程,更首次证实无需人工干预的天然单壁纳米碳管存在。这些纳米碳管的形成,与月球历史上微陨石撞击、火山活动及太阳风辐照等多因素协同作用下的铁催化过程密切相关。

研究团队的张伟教授和李秀娟研究员(央广网记者 张学龙 摄)
石墨碳是碳元素的一种晶体形态,由层层堆叠的碳原子平面构成。具有良好的导电性、润滑性与化学稳定性,广泛用于电极材料、润滑剂、复合材料等领域。
天然单壁纳米碳管与石墨碳的发现,证实了月球存在复杂的碳演化过程,其碳元素能以高度有序的先进结构存在,而非简单的无定形碳,也暗示着月球或其他天体表面可能自然存在更多高价值材料。
研究同时发现,对比嫦娥五号的月球正面样品,嫦娥六号获取的月球背面样品中,碳结构缺陷更多,分析认为,这可能与月球背面经历更强烈的微陨石撞击历史有关,揭示了月球正背面的不对称性,以及月球正面与背面的演化过程和物质组成上具有新的不同。
这一发现为研究月球演化史提供关键数据,也展现了自然界极端条件下合成先进材料的能力。

吉林大学生物与农业工程学院党委书记杨民(央广网记者 张学龙 摄)
吉林大学生物与农业工程学院党委书记杨民对此表示,经过二十多年的不懈求索,吉大团队完成了从模拟星壤研制、机器与星壤作用分析,到关键部件设计优化、地面支持系统研发等一系列核心技术工作,为我国探测器在异星表面“走得稳、采得好”提供了坚实支撑。