随着月球探测任务的持续推进，利用月壤资源开展原位建造成为深空探索的关键技术。月壤即月球表面的覆盖物质，由于其稀缺性和不可-再生性，科学家通过地球材料配制出模拟月壤，用于开发月壤烧结砖、月壤-水泥基复合材料和月壤-聚合物材料等建造材料。然而，月球极-端环境——昼夜温差高达-173°C至127°C，导致材料内部水分反复经历月壤低温冻结与解冻过程，引发结构损伤风险。在这一背景下，低场核磁共振技术以其无损、精准的特性，成为追踪水分迁移、评估微裂纹风险的突破性手段。

月壤与模拟月壤：地月研究的桥梁

月壤是月球表面由陨石撞击、宇宙风化等作用形成的细颗粒物质。由于阿波罗计划采集的月壤样品极其有限，难以满足大规模实验需求，模拟月壤应运而生。通过匹配月壤的矿物组成、颗粒形态和物理性质，模拟月壤为地面实验提供了可行替代品。

月壤低温冻结与冻融循环：材料隐忧何在？

月球表面的极-端温差使材料内部水分经历剧烈的冻融循环。当温度降至冰点以下，水分冻结体积膨胀，产生内应力；温度回升后冰层融化，水分重新分布。反复的相变过程导致材料内部微裂纹萌生并扩展，最终引发结构失效。例如，月壤-水泥基材料若存在孔隙水，冻融循环可能使其韧性下降、渗透性升高，威胁构筑物安全。

此外，月球重力仅地球1/6，低重力效应可能影响水分分布与迁移规律。通过离心机模拟低重力环境，结合低场核磁共振技术，可研究水分在材料中的均匀性，为材料设计提供依据。

低场核磁共振技术：洞察水分迁移的“眼睛"

低场核磁共振技术基于氢原子在磁场中的弛豫行为，通过检测信号幅度与弛豫时间，可非侵入式地量化水分含量、状态（自由水/束缚水）及空间分布。在月壤低温冻结实验中，该技术能实时追踪水分在冻结-融化过程中的动态路径：

相变过程可视化：LF-NMR通过T2弛豫谱区分液态与固态水，精准捕捉冻结前沿的推进速率。

微裂纹风险评估：水分迁移常伴随应力集中，LF-NMR信号变化可关联微裂纹的产生与扩展，预警材料失效。

低重力环境模拟：结合离心装置，LF-NMR可分析低重力下水分分布均匀性，优化材料配比。

与传统检测方法相比，LF-NMR具备显著优势：

无损检测：避免取样破坏样本，支持长期动态监测；

高灵敏度：可识别微量水分及相变过程；

三维可视化：结合成像技术，呈现水分空间分布；

实时性：秒级数据采集，跟踪快速冻融反应。

而传统方法如热重分析或电子显微镜仅提供终点状态信息，无法捕捉动态过程；力学测试虽能评估性能衰减，但难以关联水分迁移机制。

从月壤到模拟月壤，从地球实验室到月球环境，低场核磁共振技术正以其精准、动态的检测能力，破解月壤低温冻结与冻融循环下的材料退化谜题。随着技术的持续创新，它必将为地外建造材料的研发注入强大动能，助力人类在星辰大海中行稳致远。