聚酰亞胺(PI)復(fù)合薄膜因其優(yōu)異的綜合性能而被廣泛應(yīng)用于航天器外表面，以保護(hù)航天器免受低地球軌道(LEO)惡劣環(huán)境的影響。然而，目前的 PI 復(fù)合薄膜的機(jī)械性能和抗原子氧 (AO) 性能不足。
在Advanced Materials發(fā)表的一項(xiàng)研究中，由中國(guó)科學(xué)院中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)(USTC)余樹(shù)紅教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)提出了一種獨(dú)特的雙層珍珠層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略，并制造了一個(gè)新型 PI 基納米復(fù)合薄膜，具有大大增強(qiáng)的機(jī)械性能和抗氧化性。
受天然珍珠層實(shí)體微觀結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，研究人員將云母納米片和 PI 組裝成雙層珍珠層結(jié)構(gòu)，頂層云母密度高得多，這是通過(guò)直接噴涂輔助組裝實(shí)現(xiàn)的通過(guò)熱固化工藝。
通過(guò)優(yōu)化組分比例和頂層厚度，雙層PI-Mica薄膜的力學(xué)性能得到顯著提高。雙層薄膜的拉伸強(qiáng)度、楊氏模量和表面硬度分別比純 PI 薄膜高 45%、100% 和 68%。
憑借獨(dú)特的雙層珍珠層結(jié)構(gòu)和云母納米片的固有優(yōu)勢(shì)，得到的雙層PI-云母薄膜具有更好的抗AO、抗UV老化(313 nm)和高溫穩(wěn)定性(380 nm)。 ℃) 比純PI薄膜。此外，雙層 PI-云母膜的 AO 通量和侵蝕屈服特性均優(yōu)于先前報(bào)道的基于 PI 的復(fù)合材料。因此，這種雙層 PI-Mica 薄膜可以作為一種新型的航空航天防護(hù)材料，取代現(xiàn)有的低軌應(yīng)用的 PI 基復(fù)合薄膜。
獨(dú)特的雙層珍珠層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為未來(lái)設(shè)計(jì)和制造用于各種應(yīng)用的其他高性能仿生納米復(fù)合材料提供了有前途的途徑。
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