聚酰亞胺(PI)復合薄膜因其優(yōu)異的綜合性能而被廣泛應用于航天器外表面，以保護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 復合薄膜的機械性能和抗原子氧 (AO) 性能不足。
在Advanced Materials發(fā)表的一項研究中，由中國科學院中國科學技術大學(USTC)余樹紅教授領導的研究團隊提出了一種獨特的雙層珍珠層結構設計策略，并制造了一個新型 PI 基納米復合薄膜，具有大大增強的機械性能和抗氧化性。
受天然珍珠層實體微觀結構的啟發(fā)，研究人員將云母納米片和 PI 組裝成雙層珍珠層結構，頂層云母密度高得多，這是通過直接噴涂輔助組裝實現(xiàn)的通過熱固化工藝。
通過優(yōu)化組分比例和頂層厚度，雙層PI-Mica薄膜的力學性能得到顯著提高。雙層薄膜的拉伸強度、楊氏模量和表面硬度分別比純 PI 薄膜高 45%、100% 和 68%。
憑借獨特的雙層珍珠層結構和云母納米片的固有優(yōu)勢，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)于先前報道的基于 PI 的復合材料。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材料，取代現(xiàn)有的低軌應用的 PI 基復合薄膜。
獨特的雙層珍珠層結構設計為未來設計和制造用于各種應用的其他高性能仿生納米復合材料提供了有前途的途徑。
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