Udvikling af polyimid-glimmer nanokompositfilm med høj modstandsdygtighed over for miljøer med lav kredsløb om jorden

Polyimid (PI) kompositfilm bruges i vid udstrækning på de ydre overflader af rumfartøjer for at beskytte dem mod de ugunstige miljøer med lav kredsløb om jorden (LEO) på grund af deres enestående omfattende ydeevne. Imidlertid har nuværende PI-kompositfilm utilstrækkelige mekaniske egenskaber og atomær oxygen (AO) modstand.

I en undersøgelse offentliggjort i Advanced Materials , et forskerhold ledet af prof. Yu Shuhong fra University of Science and Technology of China (USTC) fra det kinesiske videnskabsakademi foreslog en unik dobbeltlags perlemor-inspireret strukturel designstrategi og fremstillede en ny PI-baseret nanokompositfilm med stærkt forbedrede mekaniske egenskaber og AO modstand.

Inspireret af mursten-og-mørtel-mikrostrukturen af ​​naturlig perlemor, samlede forskere glimmer-nanoark og PI til en dobbeltlags-perlemor-inspireret struktur med en meget højere tæthed af glimmer i det øverste lag, hvilket blev opnået via en ligetil spray-assisteret samling efterfulgt ved en termohærdningsproces.

Ved at optimere komponentproportionerne og toplagets tykkelse blev de mekaniske egenskaber af dobbeltlags PI-glimmerfilmen væsentligt forbedret. Trækstyrken, Youngs modul og overfladehårdheden af ​​dobbeltlagsfilmen var henholdsvis 45 procent, 100 procent og 68 procent højere end dem for rene PI-film.

I kraft af den unikke dobbeltlags perlemor-inspirerede struktur og de iboende fordele ved glimmer nanoplader opnåede den opnåede dobbeltlags PI-glimmer film meget bedre AO-modstand, UV-ældningsmodstand (313 nm) og højtemperaturstabilitet (380 ℃) end ren PI-film. Derudover er både AO-fluens og erosionsudbyttekarakteristika for dobbeltlags PI-glimmerfilmen overlegne i forhold til tidligere rapporterede PI-baserede kompositter. Således kan denne dobbeltlags PI-glimmer-film tjene som en ny type flybeskyttelsesmateriale, der erstatter eksisterende PI-baserede kompositfilm til LEO-applikationer.

Det unikke dobbeltlags perlemor-inspirerede strukturelle design giver en lovende mulighed for fremtidigt design og fremstilling af andre højtydende bioinspirerede nanokompositter til forskellige anvendelser. + Udforsk yderligere

Hård, stærk og varmebestandig:Bioinspireret materiale til erstatning af plastik