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科研進展

2021年11月29日
中國科大研制用于太空防護的仿生納米復合膜取得重要進展
聚酰亞胺pet薄膜故有出色的測力的性、的好的熱動態平衡義性和凸出的耐催化性,而成為外月球基地探測系統器“防范服”的的好原材料。盡管,與另一碳氫縮聚物似的,聚酰亞胺原材料在外月球基地生態中也非常容易收到原子團氧的攻擊力,使得其生物學和測力的性急驟走低。近年面向哪一疑問還沒有有較好的克服策略。不但,星球光譜線福射和生態泥石沖撞等極端化生態也對其動態平衡義性推出了艱巨的錘煉。

1. 聚酰亞胺-納米云母仿生復合膜制備過程示意圖及其微觀結構、機械性能和原子氧耐受性

近日,中國科大俞書宏院士團隊研發了一種新型的針對太空防護應用的聚酰亞胺-納米云母復合膜材料,該材料采用了獨特的仿生設計,使其力學性能和空間極端環境耐受性均得到了顯著提升。研究人員受天然珍珠母的“磚-泥”層狀結構啟發,巧妙地設計構筑了具有雙層類珍珠層結構的聚酰亞胺-云母納米復合膜,使其頂層分布有更致密的云母納米片,借助云母的本征屬性和最為構筑單元的優點,在實現材料力學性能有效提升的同時,使其頂層對原子氧、紫外輻射和空間碎片等抵抗能力也得到了明顯提升。該研究成果以“Double-Layer Nacre-Inspired Polyimide-Mica Nanocomposite Films with Excellent Mechanical Stability for LEO Environmental Conditions”為題發表在國際期刊Advanced Materials上。愛游戲體育登錄特任副研究員潘曉鋒和博士生伍鮑為論文的共同第一作者,高懷嶺副研究員和俞書宏教授為通訊作者。

研究人員利用他們前期開發的具有優異力學性能和紫外屏蔽功能且可宏量制備的云母納米片(Nat. Commun. 2018, 9, 2974)作為構筑基元,與聚酰亞胺前驅體共組裝得到聚酰亞胺-云母納米復合膜,利用云母的優越本征特性來彌補聚酰亞胺的不足。區別于以往仿珍珠層納米復合膜的單層結構設計,在該項研究中,研究人員通過改變組分配比,借助噴涂與熱固化聯用法構筑了具有雙層類珍珠層結構的聚酰亞胺-云母納米復合膜,使其頂層具有更致密的云母納米片(圖1a-f)。這種設計策略不僅實現了材料力學性能的有效提升,而且使其上表面對原子氧、紫外輻射和空間碎片等具有更高的抵抗性能。

研究表明,這種新型仿生復合膜的拉伸強度、楊氏模量和表面硬度分別為125 MPa、2.2 GPa和0.37 GPa,比純聚酰亞胺膜分別高出45%、100%和68%(圖1g)。由于獨特的雙層類珍珠母結構以及云母納米片的固有性能優勢,所得雙層聚酰亞胺-云母復合膜表現出更優越的原子氧耐受性(侵蝕率≈0.17×10-24 cm-3 atoms-1),明顯優于純聚酰亞胺薄膜、單層類珍珠母結構的聚酰亞胺-云母復合膜和以往報道的聚酰亞胺基復合材料。此外,其抗紫外線老化性(313 nm)和高溫穩定性(380oC)相比純PI膜也得到了明顯提升。

這樣體現了加厚類貝殼母形式的的聚酰亞胺-云母片nm包覆膜可能結合在一起現今的聚酰亞胺基包覆膜裝修原食材,對于一款有效性的最新科技航空器表皮耐火板裝修原食材,因而廣泛用于低滑槽場景。本次探析提出了的差異化的加厚仿貝殼母形式的設定策略也為設定努力構建其他高使用性能nm包覆裝修原食材可以提供了新策略。 這一項理論研究方案能夠得到了政府自然是規律地理學有效母債卷科技創新性理論研究方案消費者貧困助學內容、政府自然是規律地理學有效母債卷重心內容、中科院生物先進重心內容、中心普通高職高專院校基礎教學科研業務部門費專項整治母債卷、湖北省普通高職高專院校攜手科技創新性內容已經中科大同樣輻射源共同母債卷的貧困助學。

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(微擼點文件生物學歐洲國家探析中間、有機化學與文件生物學技術學院、教學科研部)
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