聚酰亞胺氣凝膠(PIAs)由于其優異的耐高溫性能、廣泛的工作溫度范圍和靈活性，在熱防護材料應用方面受到了廣泛的關注，目前被認為是高端制造業的關鍵材料。其良好的柔韌性、優異的熱穩定性和高孔隙率等優良特性使其成為航空航天和空間探索設備(如氣動減速器、可回收太空艙和地面探測器等)的最佳隔熱材料。然而，由于復雜的應用環境和使用要求，平衡傳統PIA的耐高溫性和機械強度仍是一項挑戰。此外，高收縮率和較差的成型能力限制了材料的多功能發展。因此，設計氣凝膠的宏觀形狀和微觀結構是實現低收縮率、強保溫性和高機械強度的必要條件。
圖8. 制備的PIAs的綜合性能：(a)制備的PIAs與先前報道的氣凝膠和泡沫的導熱性和耐溫性的比較；(b)制備的PIAs與之前報道的氣凝膠的密度和收縮率的比較。
本文通過共聚改性-化學亞胺化法制備了綜合性能優異的PIA。研究了不同二酐單體配比對PIA密度、收縮率、孔隙率、熱穩定性、導熱性和力學性能的影響。嵌段共聚PIAs表現出優異的熱、機械和絕緣性能，具有良好的熱穩定性，在空氣中的Td5%值為512.6°C，導熱系數最低為15.1 mW·m?1K?1，這些特性使它們成為先進熱管理材料的理想候選者。此外，制備的PIA顯示出優異的機械性能，其拉伸強度和模量分別高達17.633和468.41 MPa，在類似密度下超過商用PI泡沫TEEK-HH的40倍以上。PIAs的柔韌性、低密度(0.079 g/cm3)、高機械強度(17.633 MPa)、高溫穩定性和有效的隔熱性能使其在航空航天和汽車工業中具有廣泛的應用潛力，如耐高溫整流罩、氣動減速器、可回收膠囊隔熱材料和各種形狀的隔熱結構材料。
通訊作者簡介
徐寶升，北京理工大學先進結構技術研究院，副教授，博導，副院長。主要從事新型防隔熱材料及結構研究，包括新型氣凝膠、特種涂層、耐低溫樹脂材料、新型柔性防隔熱材料及結構等。現為某計劃重點項目專家組成員，Journal of Advanced Ceramics、《現代陶瓷技術》、《熱噴涂技術》等編輯委員會委員、Gels 特刊（Gels as High-Performance Thermal Insulation Materials）客座編輯，中國復合材料學會熱防護復合材料分會副主任委員，中國航天第三專業信息網先進材料技術專業委員會委員、中國機械制造工藝協會綠色分會理事等。主持和參與國家自然科學基金重大項目課題、某國家重大和重點項目等多項。曾獲“2017年度中國復合材料優秀博士學位論文”、 中國航空學會技術發明二等獎等獎項。至今在國內外著名期刊發表論文100余篇，申請、授權發明專利20余項。
原文鏈接：
Chen, Y., et al., Ultralight, low-shrinkage copolyimide aerogels with excellent mechanical strength for flexible thermal protection. Chemical Engineering Journal, 2024. 497: p. 154353.
https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.154353
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