Polyimide (PI) composietfilms worden veel gebruikt op de buitenoppervlakken van ruimtevaartuigen om ze te beschermen tegen de ongunstige omgevingen van een lage baan om de aarde (LEO) vanwege hun uitstekende uitgebreide prestaties. De huidige PI-composietfilms hebben echter onvoldoende mechanische eigenschappen en weerstand tegen atomaire zuurstof (AO).

In een studie gepubliceerd in Advanced Materials , stelde een onderzoeksteam onder leiding van Prof. Yu Shuhong van de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China (USTC) van de Chinese Academie van Wetenschappen een unieke dubbellaagse, op parelmoer geïnspireerde structurele ontwerpstrategie voor, en fabriceerde een nieuwe op PI gebaseerde nanocomposietfilm met sterk verbeterde mechanische eigenschappen en AO-weerstand.

Geïnspireerd door de fysieke microstructuur van natuurlijk parelmoer, assembleerden onderzoekers mica-nanosheets en PI tot een dubbellaagse, op parelmoer geïnspireerde structuur met een veel hogere dichtheid van mica in de bovenste laag, wat werd bereikt via een eenvoudige spray-ondersteunde montage gevolgd door een thermohardingsproces.

Door de componentverhoudingen en de dikte van de toplaag te optimaliseren, werden de mechanische eigenschappen van de dubbellaagse PI-Mica-film aanzienlijk verbeterd. De treksterkte, Young's modulus en oppervlaktehardheid van de dubbellaagse film waren respectievelijk 45 procent, 100 procent en 68 procent hoger dan die van pure PI-films.

Dankzij de unieke dubbellaagse op parelmoer geïnspireerde structuur en de intrinsieke voordelen van mica-nanobladen, bereikte de verkregen dubbellaagse PI-Mica-film een ​​veel betere AO-weerstand, UV-verouderingsweerstand (313 nm) en stabiliteit bij hoge temperaturen (380 ℃) dan pure PI-film. Bovendien zijn zowel AO-fluentie als erosieopbrengstkenmerken van de dubbellaagse PI-Mica-film superieur aan eerder gerapporteerde op PI gebaseerde composieten. Deze dubbellaagse PI-Mica-film kan dus dienen als een nieuw type beschermingsmateriaal voor de ruimtevaart, ter vervanging van bestaande op PI gebaseerde composietfilms voor LEO-toepassingen.

Het unieke dubbellaagse, op parelmoer geïnspireerde structurele ontwerp biedt een veelbelovende weg voor toekomstig ontwerp en fabricage van andere hoogwaardige bio-geïnspireerde nanocomposieten voor diverse toepassingen. + Verder verkennen

Sterk, sterk en hittebestendig:bio-geïnspireerd materiaal ter vervanging van plastic