随着深空探测成为世界各国竞相追逐的前沿性制高点，热防护材料的设计与应用得到了学界、业界的广泛关注。高性能聚酰亚胺气凝胶作为飞行器热防护系统的重要组成部分，存在制备过程中干燥收缩较大、保温隔热性能不足等现实问题。因此，迫切需要一种轻质高强、低干燥收缩率、保温隔热性能优异的聚酰亚胺气凝胶热防护材料。
图1 聚酰亚胺气凝胶微观形貌、干燥收缩特性、保温隔热性能、疏水性及可加工性能
针对上述问题，聚合物气凝胶课题组张思钊提出一种预聚-缩聚可控构筑策略，成功合成了轻质低密度、力学性能适中、干燥收缩率低、保温隔热性能优异、疏水性能良好和可加工性能优良的聚酰亚胺气凝胶（PIA）。PIA干燥收缩率可低至1.84%，在-196℃冷面环境下，即使经过265s，放置于PIA样品另一面表面的液滴仍能保持流动状态，水接触角为135°，具备良好的异形结构成型加工特性（如宇航员形状样品，见图1）。本研究将为设计合成一种超低干燥收缩且在高低温环境下均具有优异保温隔热性能的聚酰亚胺气凝胶材料提供实验参考，并可助力新一代航空航天热防护材料的技术开发与优化迭代工作。
图2 聚酰亚胺气凝胶的制备反应历程
相关成果以“Polyimide Aerogels with Excellent Thermal Insulation, Hydrophobicity, Machinability, and Strength Evolution at Extreme Conditions”为题发表在美国化学会期刊ACS Applied Polymer Materials（2022，DOI: 10.1021/acsapm.2c01180）上。论文主要作者是2020级硕士研究生王昭，通讯作者是张思钊。上述工作得到中国博士后科学基金、江西省重点研发计划、江西省自然科学基金等项目的资助。
原文链接：
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsapm.2c01180
