中国科大研制用于太空防护的仿生纳米复合膜取得重要进展

2021-12-02 09:57青塔快讯
近日,中国科大俞书宏院士团队研发了一种新型的针对太空防护应用的聚酰亚胺-纳米云母复合膜材料,该材料采用了独特的仿生设计,使其力学性能和空间极端环境耐受性均得到了显著提升。研究人员受天然珍珠母的“砖-泥”层状结构启发,巧妙地设计构筑了具有双层类珍珠层结构的聚酰亚胺-云母纳米复合膜,使其顶层分布有更致密的云母纳米片,借助云母的本征属性和最为构筑单元的优点,在实现材料力学性能有效提升的同时,使其顶层对原子氧、紫外辐射和空间碎片等抵抗能力也得到了明显提升。该研究成果以“Double-Layer Nacre-Inspired Polyimide-Mica Nanocomposite Films with Excellent Mechanical Stability for LEO Environmental Conditions”为题发表在国际期刊Advanced Materials上。中国科学技术大学特任副研究员潘晓锋和博士生伍鲍为论文的共同第一作者,高怀岭副研究员和俞书宏教授为通讯作者。 研究人员利用他们前期开发的具有优异力学性能和紫外屏蔽功能且可宏量制备的云母纳米片(Nat. Commun. 2018, 9, 2974)作为构筑基元,与聚酰亚胺前驱体共组装得到聚酰亚胺-云母纳米复合膜,利用云母的优越本征特性来弥补聚酰亚胺的不足。区别于以往仿珍珠层纳米复合膜的单层结构设计,在该项研究中,研究人员通过改变组分配比,借助喷涂与热固化联用法构筑了具有双层类珍珠层结构的聚酰亚胺-云母纳米复合膜,使其顶层具有更致密的云母纳米片(图1a-f)。这种设计策略不仅实现了材料力学性能的有效提升,而且使其上表面对原子氧、紫外辐射和空间碎片等具有更高的抵抗性能。

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