聚酰亚胺（PI）复合膜由于其优异的综合性能，被广泛应用于航天器的外表面，以保护航天器免受近地轨道（LEO）恶劣条件的影响。然而，目前PI复合膜的力学性能和抗原子氧（AO）性能较差。

近日，中科大俞书宏院士，高怀岭报道了一种新型具有优异力学性能和抗AO性能的PI-云母（PI-Mica）纳米复合膜。

文章要点

1）研究人员通过将云母纳米片和PI集成到双层珍珠层结构中来制备PI-Mica薄膜，顶层具有密度高得多的云母纳米片。这种结构是通过直接的喷雾辅助组装和随后的热固化来制造。

2）通过优化组分比例和顶层厚度，双层膜的力学性能得到了显著提高。双层膜的拉伸强度、杨氏模量和表面硬度分别为125 MPa、2.2 GPa和0.37 GPa，分别比纯PI膜提高45%、100%和68%。

3）由于其独特的双层珍珠层结构以及云母纳米片的固有优势，双层PI-Mica膜表现出比单层PI-Mica膜或纯PI膜更好的抗氧化性（在3.09×10²⁰ atoms cm⁻²时的侵蚀率为0.17 × 10⁻²⁴ cm⁻³ atoms⁻¹）、优异的抗紫外老化性能和高温稳定性。此外，其AO通量和侵蚀率均优于已有报道的PI基复合材料。

这种双层纳米复合薄膜作为一种航空航天材料在低轨道环境中具有巨大的应用潜力。

参考文献

Xiao-Feng Pan, et al, Double-Layer Nacre-Inspired Polyimide-Mica Nanocomposite Films with Excellent Mechanical Stability for LEO Environmental Conditions, Adv. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adma.202105299

https://doi.org/10.1002/adma.202105299