As gevolg van sy uitstekende meganiese eienskappe, uitstekende termiese stabiliteit en uitstekende chemiese weerstand, het poliimiedfilm 'n uitstekende materiaal geword vir ruimtesonde "beskermende klere". Soos ander koolwaterstofpolimere, is poliimiedmateriale egter kwesbaar vir atomiese suurstofaanval in die ruimte-omgewing, wat lei tot 'n skerp afname in hul fisiese en meganiese eienskappe. Tans is daar geen goeie oplossing vir hierdie probleem nie. Daarbenewens het uiterste omgewings soos kosmiese straalstraling en die impak van ruimterommel ook ernstige toetse vir die stabiliteit daarvan gestel.

Yu Shuhong, 'n professor aan die Universiteit van Wetenskap en Tegnologie van China en 'n lid van die Chinese Akademie van Wetenskappe, het 'n nuwe poliimied-nano-mika saamgestelde membraanmateriaal vir ruimtebeskermingstoepassings ontwikkel. Die materiaal neem unieke bioniese ontwerp aan, en sy meganiese eienskappe en verdraagsaamheid van uiterste ruimte-omgewing word aansienlik verbeter. Navorsers van die natuurlike moeder van pêrel "- modder baksteen laag struktuur, vernuftige ontwerp gebou met dubbel klas pêrel laag struktuur van poliimied - mica nano saamgestelde film, maak sy top verspreiding het meer digte mica nano film, met die hulp van intrinsieke eienskappe van mica en die voordele van die bou-eenheid, in die verwesenliking van die materiaal meganika prestasie effektief toegeneem op dieselfde tyd, Die weerstand van sy boonste laag teen atomiese suurstof, ultraviolet straling en ruimte puin is ook aansienlik verbeter Verwante navorsingsresultate het getoon dat dubbel -Laag nacre-geïnspireerde poliimied-mika nano-saamgestelde films met uitstekende meganiese stabiliteit vir LEO-omgewingstoestande, in gevorderde materiale.

Commun., 2018, 9, 2974), wat uitstekende meganiese eienskappe en UV-afskermingsfunksie het en in groot hoeveelhede voorberei kan word, is saam met poliimiedvoorloper saamgestel om poliimied-mika-nano-saamgestelde membraan te verkry. Die voortreflike intrinsieke eienskappe van mika is gebruik om die tekort aan poliimied te vergoed. Anders as die vorige eenlaagstruktuurontwerp van nano-saamgestelde film wat pêrellaag naboots, het die navorsingspan in hierdie studie 'n poliimied-mika nano-saamgestelde film met dubbellaagagtige pêrellaagstruktuur gekonstrueer deur middel van bespuiting en termiese uitharding, sodat die boonste laag het meer digte mika nano-vel gehad (Figuur AF). Hierdie ontwerpstrategie bewerkstellig 'n effektiewe verbetering in die meganiese eienskappe van die materiaal en maak sy boonste oppervlak meer bestand teen atoomsuurstof, ultravioletstraling en ruimterommel.

Die resultate toon dat die treksterkte, Young se modulus en oppervlakhardheid van die nuwe bioniese saamgestelde film onderskeidelik 125 MPa, 2.2 GPa en 0.37 GPa is, wat 45%, 100% en 68% hoër is as dié van suiwer poliimiedfilm (Figuur). G). As gevolg van die unieke twee-laag pêrelmoer-struktuur en die inherente voordele van die mika-nanoplate, vertoon die twee-laag poliimied-mika saamgestelde membraan superieure atomiese suurstof weerstand (erosietempo ≈0.17×10-24 cm-3 Atome - 1). Dit is natuurlik beter as suiwer poliimiedfilm, monolaag poliimied mika saamgestelde film met pêrelmoer struktuur en poliimied matriks saamgestelde materiaal wat in die verlede gerapporteer is. Daarbenewens is sy uv-verouderingsweerstand (313 nm) en hoë temperatuurstabiliteit (380 oC) aansienlik verbeter in vergelyking met suiwer PI film.

Die poliimied-mika nano-saamgestelde film met 'n dubbellaag soos pêrelmoer-struktuur sal na verwagting die bestaande poliimied-mika nano-saamgestelde film vervang as 'n effektiewe nuwe materiaal vir die buitenste beskerming van ruimtetuie in 'n lae wentelbaan omgewing. Die unieke dubbellaag pêrelmoer struktuur ontwerpstrategie wat in hierdie studie voorgestel word, verskaf ook 'n nuwe idee vir die ontwerp en konstruksie van ander hoëprestasie nanosamestellings.

Die navorsingswerk is ondersteun deur die Nasionale Natuurwetenskapstigting van China (NSFC) Innovasie Navorsingsgroep Projek/Sleutelprojek, cas Sleutelnavorsingsprogram van Grenswetenskap, Die Fundamentele Navorsingsfondse vir die Sentrale Universiteite, Anhui Provinsiale Samewerkende Innovasieprojek en DIE Sinchrotronbestraling Gesamentlike Fonds van USTC.

Skematiese diagram van voorbereidingsproses van poliimied - nanometer mika bioniese saamgestelde film en sy mikrostruktuur, meganiese eienskappe en atomiese suurstoftoleransie

Die tesis skakels: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202105299