Progrès Importants Dans Les Nanocomposites Biomimétiques Pour La Protection De L'Espace

 

 

Figure 1. Schéma du processus de préparation du film composite biomimétique Polyimide - nanomica et de sa microstructure, de ses propriétés mécaniques et de sa tolérance à l'oxygène atomique

 

Récemment, l'équipe de l'académicien Yu shuhong de l'Université chinoise des sciences et de la technologie a mis au point un nouveau type de membrane Composite Polyimide - nanomica pour les applications de protection de l'espace, qui a adopté une conception bionique unique, ce qui a considérablement amélioré ses propriétés mécaniques et sa tolérance à l'environnement extrême spatial.Inspiré par la structure stratifiée "brique - boue" de nacre naturelle, les chercheurs ont habilement conçu et construit un film Nanocomposite Polyimide - Mica avec une structure de nacre à double couche, de sorte que sa couche supérieure a une distribution plus dense de nanoparticules de Mica. En utilisant les propriétés intrinsèques du mica et les avantages de l'Unit é la plus structurée, tout en réalisant l'amélioration efficace des propriétés mécaniques du matériau, la couche supérieure du film peut faire l'oxygène atomique,La résistance au rayonnement ultraviolet et aux débris spatiaux s'est également considérablement améliorée.Les résultats de la recherche sont présentés dans le document « double couche nacre inspired Polyimide Mica Nanocomposite Films with excellent Mechanical Stability for LEO Enviro ».Nmental conditions est publié dans Advanced Materials, une revue internationale.Pan Xiaofeng, chercheur associé spécial de notre université, et Wu Bao, étudiant au doctorat, sont co - auteurs de la thèse, Gao huailing, chercheur associé et Yu shuhong, auteur correspondant.

 

Les Nanocomposites de Mica Polyimide ont été synthétisés par co - assemblage avec un précurseur de Polyimide à l'aide de nanoparticules de Mica (Nat. Commun. 2018, 9, 2974) qui ont d'excellentes propriétés mécaniques et une fonction de blindage UV et qui peuvent être préparées à grande échelle comme Unit é de construction.Contrairement à la conception structurale à une seule couche d'une membrane Nanocomposite ressemblant à une couche de nacre, dans cette étude, les chercheurs ont construit une membrane Nanocomposite Polyimide - Mica avec une structure à double couche de nacre en modifiant le rapport de distribution du Groupe et en combinant la pulvérisation et le durcissement thermique, de sorte que la couche supérieure de la membrane Nanocomposite ait une nanofeuille de Mica plus dense (figure 1a - f).Cette stratégie de conception permet non seulement d'améliorer efficacement les propriétés mécaniques des matériaux, mais aussi d'améliorer la résistance de la surface supérieure à l'oxygène atomique, au rayonnement ultraviolet et aux débris spatiaux.

 

Les résultats montrent que la résistance à la traction, le module Young et la dureté de surface de ce nouveau film composite bionique sont respectivement de 125 MPa, 2,2 GPA et 0,37 GPA, ce qui est 45%, 100% et 68% plus élevé que celui du film Polyimide pur (figure 1g).La membrane Composite Polyimide - Mica à double couche présente une meilleure résistance à l'oxygène atomique (taux d'érosion ≤ 0,17) en raison de sa structure unique de type nacre à double couche et de ses propriétés intrinsèques supérieures.×10 - 24 CM - 3 atomes - 1), ce qui est nettement meilleur que les films Polyimides purs, les films composites Polyimide - Mica à structure de nacre monocouche et les composites à matrice Polyimide rapportés précédemment.De plus, sa résistance au vieillissement ultraviolet (313 nm) et sa stabilité à haute température (380 oc) ont été significativement améliorées par rapport à la membrane Pi pure.

 

Les Nanocomposites Polyimide - Mica à double couche de nacre pourraient remplacer les composites Polyimides existants en tant que nouveaux matériaux de protection efficaces pour les engins spatiaux en orbite basse.La stratégie unique de conception de la structure en nacre à double couche proposée dans cette étude fournit également une nouvelle idée pour la conception et la construction d'autres Nanocomposites de haute performance.

 

Cette recherche a été financée par le Fonds national pour les sciences naturelles, le Groupe de recherche sur l'innovation du Fonds national pour les sciences naturelles, le programme clé du Fonds national pour les sciences naturelles, le programme clé avancé de l'Académie chinoise des sciences, le Fonds spécial pour les dépenses de recherche scientifique de base des universités centrales, le Programme d'innovation Collaborative des universités de la province d'Anhui et le Fonds commun de rayonnement synchrotron de l'Université chinoise des sciences.