Fabricação do nanopapel BC/S-Mica. Crédito: Sun et al.
Com a exploração aprofundada de ambientes extremos como a Antártica, a Lua e Marte, condições extremas emergentes frequentes, incluindo forte ultravioleta (UV), oxigênio atômico (AO) e alteração de alta e baixa temperatura, tornaram-se grandes obstáculos para aprofundar exploração.
Sob esses ambientes extremos, as propriedades físico-químicas dos materiais estão sujeitas a alterações, o que pode levar a danos em equipamentos e dispositivos críticos. Depois de serem expostos a ambientes extremos por um longo tempo, a maioria dos atuais compósitos à base de polímeros enfrenta problemas fatais, como amolecimento em altas temperaturas e fragilidade em baixas temperaturas. Portanto, é crucial que os pesquisadores projetem um material protetor de alto desempenho que seja resistente a ambientes extremos.
Uma equipe liderada por Yu Shuhong, da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC) da Academia Chinesa de Ciências (CAS), desenvolveu um nanopapel à base de celulose de alto desempenho que mantém excelentes propriedades de isolamento mecânico e elétrico sob condições extremas. Com base no método de biossíntese assistida por aerossol (AABS) desenvolvido anteriormente por esta equipe, o nanopapel foi sintetizado pela combinação de celulose bacteriana (BC) e mica sintética (S-Mica). Esta obra foi publicada em Materiais avançados.
Neste trabalho, os pesquisadores usaram a estratégia AABS para carregar uniformemente nanofolhas de mica sintética no hidrogel composto com celulose bacteriana e, em seguida, obtiveram o material de nanopapel final com uma estrutura semelhante a nácar por prensagem a quente. Graças à microestrutura “tijolo e argamassa” do nanopapel, ele exibe alta resistência à tração (375 MPa), alto módulo (14,9 GPa) e alta tenacidade (16,44 Mj m-3), bem como excelentes propriedades mecânicas, incluindo excelente capacidade de dobra e resistência à flexão.
Além disso, a estrutura “tijolo e argamassa” dentro do material aproveita ao máximo a alta rigidez dielétrica da S-mica, que confere ao nanopapel uma notável resistência à ruptura elétrica (145,7 kV mm-1). Comparado com o nanopapel BC puro, a vida de resistência corona do nanopapel BC/S-Mica é significativamente melhorada, superando até mesmo a dos filmes comerciais de poliimida (PI).
Este nanopapel BC/S-Mica mostra um excelente desempenho sob condições extremas de UV, AO e alteração de alta e baixa temperatura, o que fornece um material de proteção ideal para futuras explorações de ambientes extremos.
Wen-Bin Sun et al, Nacre-Inspired Bacterial Cellulose/Mica Nanopaper com Excelentes Propriedades de Isolamento Mecânico e Elétrico por Biossíntese, Materiais avançados (2023). DOI: 10.1002/adma.202300241
Fornecido pela Universidade de Ciência e Tecnologia da China
Citação: Pesquisadores desenvolvem um nanopapel resistente a ambientes extremos (2023, 21 de junho) recuperado em 21 de junho de 2023 em https://phys.org/news/2023-06-extreme-environment-resistant-nanopaper.html
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