随着深空探测步伐的加快，在月球上建立长期驻留的基地已成为全球航天领域的焦点。然而，实现“月球建房"，就地取材是关键技术路径。真实的月壤——即月球表面的土壤和岩石碎屑——极其珍贵，地球上存量极少。为此，科学家们利用地球上的材料，配制出成分与性质高度近似的模拟月壤，用以开展各类建造与资源利用研究。在众多模拟月壤材料中，无论是月壤烧结砖、月壤-水泥基复合材料，还是月壤-聚合物材料，其性能都与一个关键指标息息相关——氢含量，而低场核磁共振技术 正以其独特优势，成为精准测定这一指标的重要手段。

为何模拟月壤中的氢含量如此重要？

氢，主要以水的形式（H₂O）或其组分（OH⁻等）存在，是影响月球建筑材料性能的核心要素。

结构强度的基石：在月壤-水泥基复合材料中，水是发生水化反应、生成高强度水化产物的必需物。模拟月壤氢含量直接决定了水化反应的完-全程度，最终影响材料的力学性能和耐久性。

微观结构的“建筑师"：水在材料孔隙中的存在状态和分布，塑造了材料的微观结构。孔隙的尺寸、数量和连通性，直接决定了材料的抗辐射、隔热保温等关键性能，以适应月球极-端环境。

工艺优化的指南针：月球环境近乎真空，水分极易蒸发，如何优化固化工艺，确保材料在失水过程中不开裂、不变形，依赖于对水分迁移和残留的精确掌握。

因此，精准、无损地监测模拟月壤材料中的氢含量及其动态变化，是突破月球原位资源利用技术瓶颈的核心痛点。

低场核磁共振技术：原理与独特优势

低场核磁共振技术是一种基于氢原子核磁性的检测方法。其核心原理是：处于磁场中的氢核（质子）会吸收特定频率的电磁波发生能级跃迁，当撤去电磁波后，氢核会释放能量并恢复到平衡状态，这个过程称为“弛豫"。弛豫时间（主要是横向弛豫时间T₂）与氢原子所处化学环境的束缚程度密切相关。

自由水：分子活动自由，T₂弛豫时间较长（通常>10ms）。

毛细孔水：受孔隙壁面束缚，T₂较短（约1ms - 10ms）。

化学结合水（如C-S-H凝胶中的水）：被强烈化学键束缚，T₂极短（通常<1ms）。

通过分析T₂弛豫时间谱，LF-NMR可以清晰地区分并量化这些不同状态的水，从而将总的氢含量分解为具有不同物理化学意义的组分。

应用案例：

与传统方法的对比优势

与热重分析、压汞法等传统方法相比，低场核磁共振技术优势显著：

无损检测：样本可重复使用，实现长期跟踪，大大节约了珍贵的模拟月壤原料。

快速高效：单次测量仅需几分钟，可实现高通量筛选。

信息全面：不仅能获得总含水量，更能区分水的不同相态，并提供孔径分布信息。

原位实时：能够在不干扰反应进程的情况下，实时捕捉水化、干燥等动态过程。

在迈向月球基地的宏伟蓝图中，对模拟月壤材料的深刻理解是成功的基石。低场核磁共振技术凭借其精准、无损、动态监测模拟月壤氢含量及其微观结构的强大能力，正成为地外建筑材料和深空探测研究中不可-或缺的分析工具。它如同一位高明的医生，为未来的“月宫"建材把脉问诊，确保其在严酷的月球环境中坚不可摧，为人类在星辰大海的征途上奠定坚实的物质基础。