Filmes compostos de poliimida (PI) são amplamente utilizados nas superfícies externas de naves espaciais para protegê-las dos ambientes adversos da órbita terrestre baixa (LEO) devido ao seu excelente desempenho abrangente. No entanto, os atuais filmes compósitos de PI apresentam propriedades mecânicas e resistência ao oxigênio atômico (AO) inadequadas.
Em um estudo publicado em Materiais Avançados , uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Yu Shuhong da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC) da Academia Chinesa de Ciências propôs uma estratégia única de design estrutural inspirada no nácar de dupla camada e fabricou um novo filme nanocompósito baseado em PI com propriedades mecânicas muito melhoradas e resistência AO.

Inspirados na microestrutura de tijolo e argamassa do nácar natural, os pesquisadores montaram nanofolhas de mica e PI em uma estrutura inspirada no nácar de camada dupla com uma densidade muito maior de mica na camada superior, que foi alcançada por meio de uma montagem simples assistida por spray seguida por um processo de termocura.

Ao otimizar as proporções dos componentes e a espessura da camada superior, as propriedades mecânicas do filme PI-Mica de camada dupla foram significativamente aprimoradas. A resistência à tração, o módulo de Young e a dureza da superfície do filme de camada dupla foram 45%, 100% e 68% maiores do que os dos filmes PI puros, respectivamente.

Em virtude da estrutura única inspirada no nácar de dupla camada e as vantagens intrínsecas das nanofolhas de mica, o filme de PI-Mica de dupla camada obtido alcançou resistência AO muito melhor, resistência ao envelhecimento UV (313 nm) e estabilidade em alta temperatura (380 ℃) do que o filme PI puro. Além disso, as características de fluência de AO e de rendimento de erosão do filme de PI-Mica de camada dupla são superiores aos compósitos à base de PI relatados anteriormente. Assim, este filme PI-Mica de dupla camada pode servir como um novo tipo de material de proteção aeroespacial, substituindo os filmes compostos à base de PI existentes para aplicações LEO.

O design estrutural exclusivo inspirado em nácar de dupla camada fornece um caminho promissor para o futuro projeto e fabricação de outros nanocompósitos bioinspirados de alto desempenho para diversas aplicações. + Explorar mais

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