高抗近地轨道环境聚酰亚胺云母纳米复合薄膜的研制

聚酰亚胺(PI)复合薄膜因其优异的综合性能而被广泛应用于航天器外表面，以保护航天器免受低地球轨道(LEO)恶劣环境的影响。然而，目前的PI复合薄膜的机械性能和抗原子氧(AO)性能不足。

在AdvancedMaterials发表的一项研究中，中国科学院中国科学技术大学(USTC)于树红教授领导的研究小组提出了一种独特的双层珍珠层结构设计策略，并制造了一个新型PI基纳米复合薄膜，具有大大增强的机械性能和抗氧化性。

受天然珍珠层实体微观结构的启发，研究人员将云母纳米片和PI组装成双层珍珠层结构，顶层云母密度高得多，这是通过直接喷涂辅助组装实现的通过热固化工艺。

通过优化组分比例和顶层厚度，双层PI-Mica薄膜的力学性能得到显着提高。双层薄膜的拉伸强度、杨氏模量和表面硬度分别比纯PI薄膜高45%、100%和68%。

凭借独特的双层珍珠层启发结构和云母纳米片的固有优点，所得到的双层PI-云母膜好得多实现AO性，耐UV老化性(313纳米)，和高温稳定性(380℃)比纯PI薄膜。此外，双层PI-云母膜的AO通量和侵蚀屈服特性均优于先前报道的基于PI的复合材料。因此，这种双层PI-Mica薄膜可以作为一种新型的航空航天保护材料，取代现有的低轨应用的PI基复合薄膜。

独特的双层珍珠层结构设计为未来设计和制造用于各种应用的其他高性能仿生纳米复合材料提供了有前途的途径。

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