聚酰亞胺薄膜因其優異的力學(xué)性能(néng)、絕佳的熱穩費中定性和突出的耐化學(xué)性，成(chéng)為太空探測器“防護服”的優異那有材料。然而，與其他碳氫聚合物一樣(yàng)，聚酰亞胺材料在太空環境中也易受到劇到(dào)原子氧的攻擊，導緻其物理和力學(xué)性能(néng到樂)急劇下降。目前，針對(duì)這(zhè)一問題尚無較好(hǎo)的解決書票手段。此外，宇宙射線輻射和空間碎片撞擊等極端環境也對(duì)其穩定性提出務服了嚴峻考驗。

近日，中國(guó)科學(xué)院士、中國(guó)科學(xué)技術暗學大學(xué)教授俞書宏團隊研發(fā)出一種(zhǒng)房地新型的針對(duì)太空防護應用相我的聚酰亞胺-納米雲母複合膜材料。該大大材料采用獨特的仿生設計，其力學(xu短雪é)性能(néng)和空間極端環境耐受性校匠均得到(dào)顯著提升。研究人員受到(dào)天然珍珠母拍公的“磚-泥”層狀結構啟發(fā)舞快，巧妙地設計構築了具有雙層類珍珠層結構的聚酰亞胺-雲母納米複合膜錯民，使其頂層分布有更緻密的雲母納米片，門化借助雲母的本征屬性和最為構築單元的優點，在兒家實現材料力學(xué)性能(nén匠來g)有效提升的同時(shí)，使其頂層對(duì)原子氧、行鄉紫外輻射和空間碎片等抵抗能(né去但ng)力也得到(dào)明顯提升。相關研究成(chéng)果以D哥湖ouble-Layer Nacre-Inspired Polyimid關好e-Mica Nanocomposite Films with E音我xcellent Mechanical 近是Stability for LEO Environmenta對海l Conditions為題，發(fā)表在Advance村答d Materials上。

科研人員將(jiāng)前期開(kāi)發(fā)的具有優異力學(xué)技慢性能(néng)、紫外屏蔽功能(néng)且可宏量制備的雲母納米片（Na在西t. Commun. ,201新亮8, 9, 2974）作為構築基元，與聚酰亞胺前驅體共組裝得到子女(dào)聚酰亞胺-雲母納米複合膜，利用雲母的優越本征特中低性來彌補聚酰亞胺的不足。區别以往仿珍珠層納米複拍得合膜的單層結構設計，本研究中，研究團隊改變組分配比，借助噴塗與熱固化聯用法要光，構築了具有雙層類珍珠層結構的聚酰亞胺-雲母納米森能複合膜，使其頂層具有更緻密的雲謝水母納米片（圖a-f）。這(zhè)種(zhǒng)設兒動計策略實現了材料力學(xué)文討性能(néng)的有效提升，并使其上表面(miàn)對(duì)能下原子氧、紫外輻射和空間碎片等具有更高場靜的抵抗性能(néng)。

研究表明，該新型仿生複合膜的拉伸強度、楊氏模量和表面(miàn)麗笑硬度分别為125 MPa、2.2 GPa和0.37 下工GPa，比純聚酰亞胺膜分别高出45司光%、100%和68%（圖g）。由于獨特的雙層類珍珠母討家結構及雲母納米片的固有性能(n國可éng)優勢，雙層聚酰亞胺-雲母複合膜表現出更優越的原子氧聽長耐受性（侵蝕率≈0.17×10-24 cm-3 atoms-1），明顯到刀優于純聚酰亞胺薄膜、單層類珍珠母結構的聚酰亞胺-雲母複合膜事畫以及以往報道(dào)的聚酰亞胺基複合材料。此外，其抗紫外線老關煙化性（313 nm）和高溫穩定性（380 oC）相比純PI膜也得到(d亮姐ào)明顯提升。

這(zhè)種(zhǒng)具有雙層類珍珠母結構的聚我鐵酰亞胺-雲母納米複合膜有望取代現有的聚酰亞胺基複合校些膜材料，作為一種(zhǒng)有效的新型航天器外層防護材料，從而用于低軌道(我我dào)環境。該研究提出的獨特雙自機層仿珍珠母結構設計策略也為設計構築其他高性能(路睡néng)納米複合材料提供了新思路。

研究工作得到(dào)國(guó)家自然科學(xué)在大基金創新研究群體資助項目/重點項目、中科院前沿科學(xué)重點研究計劃、中雨醫央高校基本科研業務費專項基金、安徽省高校協同創新項目及中國(guó黃厭)科大同步輻射聯合基金的資助。

聚酰亞胺-納米雲母仿生複合膜制備過(guò)程示意圖飛女及其微觀結構、機械性能(néng)和原子氧耐受性