Tillverkning av den dubbellagers pärlemor-inspirerade filmen. Kredit:Pan Xiaofeng et al.
Polyimid (PI) kompositfilmer används i stor utsträckning på de yttre ytorna av rymdfarkoster för att skydda dem från de ogynnsamma miljöerna med låg jordomloppsbana (LEO) på grund av deras enastående omfattande prestanda. Men nuvarande PI kompositfilmer har otillräckliga mekaniska egenskaper och atomärt syre (AO) motstånd.
I en studie publicerad i Advanced Materials , ett forskarlag ledd av professor Yu Shuhong från University of Science and Technology of China (USTC) vid den kinesiska vetenskapsakademin föreslog en unik dubbellagers pärlemor-inspirerad strukturdesignstrategi och tillverkade en ny PI-baserad nanokompositfilm med kraftigt förbättrade mekaniska egenskaper och AO-beständighet.
Inspirerad av den naturliga pärlemor-mikrostrukturen av tegel och murbruk, satte forskarna ihop glimmernanosheets och PI till en dubbellagers pärlemor-inspirerad struktur med en mycket högre täthet av glimmer i det översta lagret, vilket uppnåddes via en enkel sprayassisterad montering. genom en termohärdningsprocess.
Genom att optimera komponentproportionerna och toppskiktets tjocklek förbättrades de mekaniska egenskaperna hos dubbelskikts PI-glimmerfilmen avsevärt. Draghållfastheten, Youngs modul och ythårdheten för dubbelskiktsfilmen var 45 procent, 100 procent respektive 68 procent högre än för rena PI-filmer.
Tack vare den unika dubbellagers pärlemor-inspirerade strukturen och de inneboende fördelarna med glimmernanoskivor, uppnådde den erhållna dubbellagers PI-glimmerfilmen mycket bättre AO-beständighet, UV-åldringsbeständighet (313 nm) och högtemperaturstabilitet (380 grader). ℃) än ren PI-film. Dessutom är både AO-fluens och erosionsutbyteegenskaper för dubbelskikts PI-glimmerfilmen överlägsna tidigare rapporterade PI-baserade kompositer. Således kan denna dubbelskiktiga PI-glimmerfilm fungera som en ny typ av flygskyddsmaterial, som ersätter befintliga PI-baserade kompositfilmer för LEO-applikationer.
Den unika dubbelskiktiga pärlemor-inspirerade strukturella designen ger en lovande väg för framtida design och tillverkning av andra högpresterande bioinspirerade nanokompositer för olika applikationer. + Utforska vidare
