随着全球探月热潮的再度兴起，建立有人驻留的月球科研站已成为核心目标。而实现这一宏伟蓝图的关键，在于“就地取材"——利用月球表面的月壤进行建设。然而，真实的月壤样品极其珍贵，地球上的科学家们如何进行研究？答案就是使用模拟月壤。在月面建筑材料的研发中，如月壤烧结砖、月壤-水泥基复合材料和月壤-聚合物材料，水扮演着至关重要的角色。而精准测定这些材料中，尤其是在低温环境下仍保持液态的月壤未冻水含水率，成为了技术突破的瓶颈。此时，低场核磁共振技术 以其独特优势，为解决这一难题提供了完-美的解决方案。

未冻水含水率：决定材料性能的“关键钥匙"

在月球极-端环境中，昼夜温差极大，夜间温度可低至-180℃。即使在这样的低温下，材料内部仍可能存在一部分不结冰的液态水，即未冻水。月壤未冻水含水率 是影响材料性能的核心参数之一。

在月壤-水泥基复合材料中，未冻水是保证水泥水化反应持续进行的关键，直接影响材料的最终强度。

在月壤-聚合物材料中，未冻水的含量会影响聚合物的固化过程和界面结合力。

即便是月壤烧结砖，制备过程中若有水分参与，其分布与状态也影响烧结孔隙结构和力学性能。

因此，精确、快速地测定月壤/模拟月壤及其复合材料中的未冻水含水率，对于优化配方、预测材料在月球环境下的长期性能具有决定性意义。

低场核磁共振技术：洞察微观水世界的“火眼金睛"

低场核磁共振技术 是测量含水率的尖-端技术，其原理基于对氢原子核（主要是水中的氢核）在外加磁场中行为的探测。

当样品置于一个稳定的低强度磁场中，水分子中的氢核会像一个个小磁针一样沿磁场方向排列。施加一个特定的射频脉冲后，这些氢核会发生“共振"，吸收能量偏离原方向。脉冲结束后，氢核会释放能量并恢复到初始状态，这个过程称为“弛豫"。检测器会接收到这个弛豫信号。信号强度与氢核数量（即水含量）成正比，而弛豫时间的快慢则反映了水分子所处的化学物理环境（如结合水、自由水、孔隙中的水等）。

在月壤未冻水测定中的应用： 科学家可以将模拟月壤或其复合材料样品置于低温环境中，然后利用低场核磁共振技术进行扫描。即使水在宏观上已经冻结，但那些被束缚在材料微小孔隙或与材料颗粒表面紧密结合的未冻水，其氢核的弛豫时间与自由水或冰有明显的差异。通过分析弛豫时间谱，就可以精准地识别并定量计算出月壤未冻水含水率，实现非破坏性的“透视"测量。

低场核磁共振技术与传统方法的对比优势：

与传统测量方法（如烘干称重法、卡尔费休法等）相比，低场核磁共振技术在月壤研究中展现出巨大优势：

无损快速：无需破碎、加热或化学处理样品，保持样品完整性，可对同一个样品进行连续、动态的监测，大大节省了时间和珍贵的模拟月壤样品。

精准区分：能够精确区分自由水、结合水和未冻水，而传统方法只能测出总含水率，无法识别水的状态。

原位与可视化：该技术可实现原位测量，甚至能够构建水分在材料内部空间分布的图像，为研究水分迁移规律提供直观数据。

适应极-端环境：仪器可以配套高低温附件，完-美模拟月球低温环境，直接测量低温下的未冻水变化，这是传统方法难以实现的。

在迈向月球、建设人类地外家园的伟大征程中，模拟月壤 是地面研究的基石，而月壤未冻水含水率 是解锁高性能月面建筑材料的关键参数。低场核磁共振技术 凭借其无损、精准、高效的特点，正成为这一前沿领域不可-或缺的分析利器。它为优化月壤烧结砖、月壤-水泥基复合材料等材料的制备工艺提供了强大的数据支撑，