據(jù)中國科技大學(xué)官方消息，該校研制的用于太空防護(hù)的仿生納米復(fù)合膜取得重要進(jìn)展。

據(jù)介紹，聚酰亞胺薄膜擁有優(yōu)異的力學(xué)性能，絕佳的熱穩(wěn)定性，突出的耐化學(xué)性，是太空探測器防護(hù)服的絕佳材料。

但是，與其他碳?xì)渚酆衔镆粯?，聚酰亞胺材料在太空環(huán)境中極易受到原子氧的攻擊，導(dǎo)致其物理和力學(xué)性能急劇下降，而宇宙射線輻射，空間碎片撞擊等極端環(huán)境，也對其穩(wěn)定性提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)，

對于這些問題，目前還沒有很好的解決方案。

中國科大俞書宏院士團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種新型的針對太空防護(hù)應(yīng)用的聚酰亞胺—納米云母復(fù)合膜材料，采用獨(dú)特的仿生設(shè)計，使其力學(xué)性能，空間極端環(huán)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(jié)構(gòu)啟發(fā)，巧妙地設(shè)計構(gòu)筑了具有雙層類珍珠層結(jié)構(gòu)的聚酰亞胺—云母納米復(fù)合膜，使其頂層分布有更致密的云母納米片。聚酰亞胺薄膜因其優(yōu)異的力學(xué)性能，絕佳的熱穩(wěn)定性和突出的耐化學(xué)性，而成為太空探測器“防護(hù)服”的絕佳材料然而，與其他碳?xì)渚酆衔镆粯?，聚酰亞胺材料在太空環(huán)境中也極易受到原子氧的攻擊，導(dǎo)致其物理和力學(xué)性能急劇下降。

借助云母的本征屬性和最為構(gòu)筑單元的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)現(xiàn)材料力學(xué)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。

研究人員利用前期開發(fā)的具有優(yōu)異力學(xué)性能和紫外屏蔽功能，而且可宏量制備的云母納米片作為構(gòu)筑基元，與聚酰亞胺前驅(qū)體共組裝，得到聚酰亞胺—云母納米復(fù)合膜，利用云母的優(yōu)越本征特性來彌補(bǔ)聚酰亞胺的不足。

區(qū)別于以往仿珍珠層納米復(fù)合膜的單層結(jié)構(gòu)設(shè)計，在該項(xiàng)研究中，研究人員通過改變組分配比，借助噴涂與熱固化聯(lián)用法構(gòu)筑了具有雙層類珍珠層結(jié)構(gòu)的聚酰亞胺—云母納米復(fù)合膜，使其頂層具有更致密的云母納米片。。

這種設(shè)計策略不僅實(shí)現(xiàn)了材料力學(xué)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(fù)合膜的拉伸強(qiáng)度，楊氏模量和表面硬度分別為125 MPa，2.2 GPa，0.37 GPa，比純聚酰亞胺膜分別高出45%，100%，68%。

由于獨(dú)特的雙層類珍珠母結(jié)構(gòu)以及云母納米片的固有性能優(yōu)勢，所得雙層聚酰亞胺—云母復(fù)合膜表現(xiàn)出更優(yōu)越的原子氧耐受性，明顯優(yōu)于純聚酰亞胺薄膜，單層類珍珠母結(jié)構(gòu)的聚酰亞胺—云母復(fù)合膜和以往報道的聚酰亞胺基復(fù)合材料。

此外，其抗紫外線老化性和高溫穩(wěn)定性相比純PI膜也得到了明顯提升。

這種具有雙層類珍珠母結(jié)構(gòu)的聚酰亞胺—云母納米復(fù)合膜有望取代現(xiàn)有的聚酰亞胺基復(fù)合膜材料，作為一種有效的新型航天器外層防護(hù)材料，從而用于低軌道環(huán)境。