Fabbricazione del film ispirato alla madreperla a doppio strato. Credito:Pan Xiaofeng et al.
I film compositi in poliimmide (PI) sono ampiamente utilizzati sulle superfici esterne dei veicoli spaziali per proteggerli dagli ambienti avversi dell'orbita terrestre bassa (LEO) grazie alle loro eccezionali prestazioni complete. Tuttavia, gli attuali film compositi PI hanno proprietà meccaniche inadeguate e resistenza all'ossigeno atomico (AO).
In uno studio pubblicato su Materiali avanzati , un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Yu Shuhong dell'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina (USTC) dell'Accademia cinese delle scienze ha proposto una strategia di progettazione strutturale unica a doppio strato ispirata alla madreperla e ha fabbricato un nuovo film nanocomposito a base di PI con proprietà meccaniche notevolmente migliorate e resistenza AO.
Ispirandosi alla microstruttura in mattoni e malta della madreperla naturale, i ricercatori hanno assemblato nanosheet di mica e PI in una struttura a doppio strato ispirata alla madreperla con una densità di mica molto più elevata nello strato superiore, ottenuta tramite un semplice assemblaggio assistito da spray seguito mediante un processo di termoindurimento.
Ottimizzando le proporzioni dei componenti e lo spessore dello strato superiore, le proprietà meccaniche del film PI-Mica a doppio strato sono state notevolmente migliorate. La resistenza alla trazione, il modulo di Young e la durezza superficiale del film a doppio strato erano rispettivamente del 45%, 100% e 68% superiori a quelli dei film PI puri.
In virtù dell'esclusiva struttura a doppio strato ispirata alla madreperla e dei vantaggi intrinseci dei nanosheet di mica, il film PI-Mica a doppio strato ottenuto ha ottenuto una resistenza AO molto migliore, resistenza all'invecchiamento UV (313 nm) e stabilità alle alte temperature (380 ℃) rispetto al film PI puro. Inoltre, sia la fluenza AO che le caratteristiche di resa dell'erosione del film PI-Mica a doppio strato sono superiori ai compositi a base di PI precedentemente riportati. Pertanto, questa pellicola PI-Mica a doppio strato può fungere da nuovo tipo di materiale protettivo aerospaziale, sostituendo le pellicole composite esistenti a base di PI per applicazioni LEO.
L'esclusivo design strutturale a doppio strato ispirato alla madreperla offre una strada promettente per la futura progettazione e fabbricazione di altri nanocompositi bioispirati ad alte prestazioni per diverse applicazioni. + Esplora ulteriormente
