聚酰亞胺薄膜因其優異的力學(xué)性能(néng)、絕佳的熱穩定性和技日突出的耐化學(xué)性，成(chéng)為太空探測器“防護服”的優異材料白門。然而，與其他碳氫聚合物一樣(yàng)，聚酰亞胺材料在太空環境業坐中也易受到(dào)原子氧的攻擊，導緻其物亮還理和力學(xué)性能(néng)急劇下降。目前，針對(duì)這(zh為公è)一問題尚無較好(hǎo)的解決手段。此外，宇宙射線輻射村用和空間碎片撞擊等極端環境也對(duì)其穩定性提出了嚴峻考驗。

近日，中國(guó)科學(xué)院士、中國(gu裡報ó)科學(xué)技術大學(xué)教授俞書宏團隊研發(f快雜ā)出一種(zhǒng)新型的針對(duì)太空防護應用的聚酰亞胺-納米雲母複拍什合膜材料。該材料采用獨特的仿生設計，其力學(xué)性能(nén妹火g)和空間極端環境耐受性均得到(dào)顯著提升。研究人員受到(dào)天森知然珍珠母的“磚-泥”層狀結構啟發(fā)人到，巧妙地設計構築了具有雙層類珍珠層結構鐵頻的聚酰亞胺-雲母納米複合膜，使其頂層分布和離有更緻密的雲母納米片，借助雲母的本征屬性和最為構築單元的優點，在實現材料力學照線(xué)性能(néng)有效提升的同時(務離shí)，使其頂層對(duì)原子氧、紫外輻射和空間碎片等又街抵抗能(néng)力也得到(dào)明顯提升。相關研究成(著說chéng)果以Double-Layer Nacre-Inspired P影風olyimide-Mica Nanocomposite Films w吧站ith Excellent Mechanic朋呢al Stability for LEO Environm姐市ental Conditions為題，發(fā)表在Advanced子時 Materials上。

科研人員將(jiāng)前期開(kāi)發(fā)的具有優異力學房能(xué)性能(néng)、紫外屏蔽功能對森(néng)且可宏量制備的雲母納米片（Nat. Commun綠弟. ,2018, 9, 2974）作為構築基元，與聚酰亞胺前驅體共線服組裝得到(dào)聚酰亞胺-雲母納請中米複合膜，利用雲母的優越本征特性來彌補聚酰亞胺是黑的不足。區别以往仿珍珠層納米複合膜的單層結構設體員計，本研究中，研究團隊改變組分配比，借助噴塗與她師熱固化聯用法，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，使其頂體又層具有更緻密的雲母納米片（圖a-f）。這(zhè日懂)種(zhǒng)設計策略實現了材料力學(xué)性現線能(néng)的有效提升，并使其上表面(miàn)對(duì)原子氧、紫外市對輻射和空間碎片等具有更高的抵抗性能房腦(néng)。

研究表明，該新型仿生複合膜的拉伸強度、楊氏模量和表面文場(miàn)硬度分别為125 MPa、2.東們2 GPa和0.37 GPa，比純聚酰亞胺膜分知綠别高出45%、100%和68%（圖g）。由于作照獨特的雙層類珍珠母結構及雲母納米片的固有性能(néng)優勢，雙章空層聚酰亞胺-雲母複合膜表現出更優越的原子氧耐受性門有（侵蝕率≈0.17×10-24 cm-3 at嗎討oms-1），明顯優于純聚酰亞胺薄膜、單層一自類珍珠母結構的聚酰亞胺-雲母複合膜以及以往愛了報道(dào)的聚酰亞胺基複合材料。此外章校，其抗紫外線老化性（313 nm）和高溫穩門我定性（380 oC）相比純PI膜也得到(dào)明顯提升。

這(zhè)種(zhǒng)具有雙層類珍珠母結構的聚酰亞胺-雲母納對日米複合膜有望取代現有的聚酰亞胺基民上複合膜材料，作為一種(zhǒng)有效的新型航天器外層防護材料，從而用于低軌道知房(dào)環境。該研究提出的獨特雙讀日層仿珍珠母結構設計策略也為設計構築其他高性能(néng)也外納米複合材料提供了新思路。

研究工作得到(dào)國(guó)家自然科吧木學(xué)基金創新研究群體資助項目/重點項目、中科院前沿科學(xué)重點小問研究計劃、中央高校基本科研業務費專項吃北基金、安徽省高校協同創新項目及中國(guó)科大同步輻射聯合基金的資助。吃雨

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