Због својих одличних механичких својстава, одличне термичке стабилности и изузетне хемијске отпорности, полиимидни филм је постао одличан материјал за "заштитну одећу" свемирских сонда. Међутим, као и други угљоводонични полимери, полиимидни материјали су рањиви на напад атомског кисеоника у свемирском окружењу, што доводи до наглог пада њихових физичких и механичких својстава. Тренутно не постоји добро решење за овај проблем. Поред тога, екстремна окружења као што су зрачење космичких зрака и утицај свемирског отпада такође су представљала озбиљне тестове за његову стабилност.

Иу Схухонг, професор на Универзитету науке и технологије у Кини и члан Кинеске академије наука, развио је нови композитни мембрански материјал полиимид-нано-мица за примјену у заштити свемира. Материјал има јединствен бионички дизајн, а његова механичка својства и толеранција на екстремно свемирско окружење су значајно побољшани. Истраживачи из природне мајке бисера "- структура слоја од блатне цигле, генијалан дизајн конструисан са двоструком класном бисерном слојном структуром од полиимида - лискуна нано композитног филма, чине да његова горња дистрибуција има гушћи нано филм лискуна, уз помоћ интринзичних својстава лискуна а предности грађевинске јединице, у реализацији перформанси механике материјала ефективно повећане истовремено, Отпорност њеног горњег слоја на атомски кисеоник, ултраљубичасто зрачење и свемирски отпад је такође значајно побољшана.Резултати повезаних истраживања су показали да је двоструко -слојне нанокомпозитне фолије од полиимид-лискуна инспирисане седефом са одличном механичком стабилношћу за ЛЕО услове околине, у напредним материјалима.

Цоммун.,2018, 9, 2974), који има одличне механичке особине и функцију заштите од УВ зрачења и може се припремити у великим количинама, састављен је са прекурсором полиимида да би се добила нанокомпозитна мембрана од полиимид-лискуна. Врхунске интринзичне карактеристике лискуна су коришћене да би се надокнадио недостатак полиимида. За разлику од претходног дизајна једнослојне структуре нано-композитног филма који имитира бисерни слој, у овој студији, истраживачки тим је конструисао нано-композитни филм од полиимид-лискуна са двослојном структуром попут бисерног слоја помоћу прскања и термичког очвршћавања, тако да горњи слој је имао гушћу нано-листу лискуна (слика АФ). Ова стратегија дизајна постиже ефективно побољшање механичких својстава материјала и чини његову горњу површину отпорнијом на атомски кисеоник, ултраљубичасто зрачење и свемирске остатке.

Резултати показују да су затезна чврстоћа, Јангов модул и површинска тврдоћа новог бионичког композитног филма 125 МПа, 2.2 ГПа и 0.37 ГПа, респективно, што је 45%, 100% и 68% више од оних код чистог полиимидног филма (Слика Г). Због јединствене двослојне структуре седефа и инхерентних предности нано листова лискуна, двослојна композитна мембрана од полиимид-лискуна показује супериорну отпорност на атомски кисеоник (брзина ерозије ≈0.17×10-24 цм-3 Атома - 1). Очигледно је супериорнији од чистог полиимидног филма, једнослојног полиимидног композитног филма од лискуна са седефном структуром и композитног материјала полиимидне матрике који је раније објављен. Поред тога, његова отпорност на УВ старење (313 нм) и стабилност на високој температури (380 оЦ) су значајно побољшане у поређењу са чистим ПИ филмом.

Очекује се да ће нанокомпозитни филм од полиимид-лискуна са двослојном структуром попут седефа заменити постојећи нанокомпозитни филм од полиимид-лискуна као ефикасан нови материјал за спољну заштиту свемирских летелица у окружењу ниске орбите. Јединствена стратегија дизајна двослојне седефне структуре предложена у овој студији такође пружа нову идеју за дизајн и конструкцију других нанокомпозита високих перформанси.

Истраживачки рад је подржан од стране Националне фондације за природне науке Кине (НСФЦ) Инноватион Ресеарцх Гроуп Пројецт/Кеи пројецт, цас Кеи Ресеарцх Програм оф Фронтиер Сциенце, Тхе Фундаментал Ресеарцх Фундс фор Централ Университи, Анхуи Провинциал Цоллаборативе Инноватион Пројецт анд ТХЕ Синцхротрон Радиатион Заједнички фонд УСТЦ.

Шематски дијаграм процеса припреме полиимид-нанометарског лискуна бионичког композитног филма и његове микроструктуре, механичких својстава и толеранције атомског кисеоника

Везе за тезу: хттпс://онлинелибрари.вилеи.цом/дои/фулл/10.1002/адма.202105299