聚酰亞胺 (polyimide, PI) 是一種高性能工程聚合物，具有固有的高分解溫度、良好的機(jī)械性能、耐化學(xué)性、低折射率和低介電常數(shù)。它們廣泛應(yīng)用于光電子、航空、電子、過(guò)濾和航空。為了引入高孔隙率，通常將聚酰亞胺的固體濃度控制在 13 wt.% 以下，制備聚酰亞胺氣凝膠（圖 1）。與目前市場(chǎng)上熱捧的二氧化硅氣凝膠相比（2019 年占整個(gè)氣凝膠市場(chǎng)份額的98%），聚酰亞胺氣凝膠同樣可以得到超低密度和熱導(dǎo)率，并且擁有二氧化硅氣凝膠不具備的超高力學(xué)性能和可加工性，并且沒(méi)有納米粉塵釋放帶來(lái)的健康問(wèn)題。因此，聚酰亞胺氣凝膠是繼二氧化硅氣凝膠之后的又一種倍受市場(chǎng)期待超級(jí)絕熱材料。但盡管聚酰亞胺在高溫下非常穩(wěn)定，但其多孔形態(tài)在高溫應(yīng)用時(shí)，由于孔徑的不穩(wěn)定會(huì)導(dǎo)致體積收縮和結(jié)構(gòu)坍塌。即使添加常用的納米填料，例如纖維素納米晶體或凹凸棒石等，當(dāng)復(fù)合氣凝膠的使用溫度超過(guò) 200 °C 時(shí)，其孔結(jié)構(gòu)仍然不穩(wěn)定。
圖1：（a）聚酰胺酸的聚合過(guò)程；（b）聚酰亞胺/二氧化硅復(fù)合氣凝膠的制備過(guò)程；（c）二氧化硅氣凝膠顆粒的氮?dú)馕?/span>-脫附曲線及孔徑分布；（d）13C固體核磁譜圖；（e-j）不同配方氣凝膠的微觀孔結(jié)構(gòu)；（m-p）聚酰亞胺/二氧化硅復(fù)合氣凝膠的CT圖像。
圖2：純聚酰亞胺氣凝膠及聚酰亞胺/二氧化硅復(fù)合氣凝膠的微觀結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性。
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894722018964
作者簡(jiǎn)介
趙善宇，瑞士材料科學(xué)與技術(shù)聯(lián)邦實(shí)驗(yàn)室 (Empa) 建筑能源材料和組件實(shí)驗(yàn)室的資深科學(xué)家。他的研究興趣范圍從溶膠-凝膠化學(xué)和生物聚合物到氣凝膠、納米復(fù)合材料和增材制造。趙博士是氣凝膠領(lǐng)域最活躍的研究人員之一。2012年以來(lái)以第一作者或通訊作者發(fā)表氣凝膠相關(guān)主題論文60余篇，包括Nature、Chemical Society Reviews、Advanced Materials、Advanced Functional Materials、Angewandte Chemie等高影響力期刊。近五年論文被引用1700余次（2017年至今），h-index 20。是多個(gè)行業(yè)和瑞士聯(lián)邦資助項(xiàng)目的PI或co-PI，并受邀擔(dān)任Advanced Science, Progress in Materials Science, Chemistry of Materials, Nanoscale等期刊審稿人，以及Sensor、Frontiers in Materials的客座編輯。
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