低空經(jīng)濟(jì)的“超級護(hù)盾”？揭秘聚酰亞胺（PI）泡沫崛起的背后邏輯

如今，低空經(jīng)濟(jì)正以超乎想象的速度蓬勃興起，宛如一顆照亮經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新星開啟了全新賽道。無論是在深圳城市上空有序穿梭的無人機(jī)，高效地將貨物精準(zhǔn)送達(dá)，極大提升物流配送效率，重塑城市物流格局；還是上海的億航智能無人駕駛載人 eVTOL EH216-S 完成首飛，小鵬匯天的 “陸地航母”飛行汽車在陸家嘴成功試飛，都預(yù)示著低空出行開啟了一個(gè)嶄新的時(shí)代。

在這一系列低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展的背后，聚酰亞胺泡沫發(fā)揮著不可或缺的關(guān)鍵作用。其憑借**的耐高溫性能，在飛行器發(fā)動機(jī)等高溫部件的隔熱防護(hù)中“大顯身手”，確保設(shè)備在極端工況下穩(wěn)定運(yùn)行。

此外，聚酰亞胺泡沫還具備輕質(zhì)高強(qiáng)的特性，更是成為減輕飛行器自重、提升能源利用效率的“秘密武器”，助力各類低空飛行器實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)航程與更高性能，滿足物流無人機(jī)頻繁起降的高強(qiáng)度作業(yè)，以及飛行汽車、載人飛行器對安全性與可靠性的嚴(yán)苛要求，其憑借自身優(yōu)勢，深度融入低空經(jīng)濟(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，為其發(fā)展注入強(qiáng)勁動力，推動著低空經(jīng)濟(jì)從藍(lán)圖構(gòu)想加速邁向現(xiàn)實(shí)繁榮。

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“問題解決能手”——聚酰亞胺加冕綜合性能**的發(fā)泡材料之一

聚酰亞胺（Polyimide，PI）是分子結(jié)構(gòu)含有酰亞胺基鏈節(jié)的芳雜環(huán)高分子化合物，被譽(yù)為高分子材料金字塔的頂端材料，也被稱為“問題解決能手”，甚至有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為“沒有聚酰亞胺就不會有今天的微電子技術(shù)”。

目前，聚酰亞胺可主要分為熱塑性聚酰亞胺、熱固性聚酰亞胺和改性聚酰亞胺三大類。

其中，熱塑性聚酰亞胺包括均苯型、聯(lián)苯型、醚酐型、酮酐型和氟酐型聚酰亞胺等；熱固性聚酰亞胺包括降冰片烯二酸酐封端型聚酰亞胺、乙炔基封端型聚酰亞胺和雙馬來酰亞胺等；改性聚酰亞胺主要包括聚醚酰亞胺、聚酯酰亞胺和聚酰胺酰亞胺等。

圖源：公眾號@聚酰亞胺在線/侵刪

聚酰亞胺泡沫大體上可分為三種類型：其一為PI發(fā)泡材料，其與通常的聚酰胺一樣，主鏈的發(fā)泡體由酰胺組成，可在300°C以上的溫度下使用（聚酰胺發(fā)泡體），是新型船舶的**種隔熱降噪材料，需求量在近幾年得到迅速增長；其二為側(cè)發(fā)泡酰胺環(huán)，即PMI泡沫，是一種性能優(yōu)良的新型發(fā)泡材料，具有比強(qiáng)度高、比值高、閉孔率高、耐熱性好等特點(diǎn)；其三為將脂肪族鏈引入聚酰亞胺中，脂肪族鏈具有熱不穩(wěn)定，制備而出的納米發(fā)泡材料，具有耐熱性強(qiáng)、阻燃性好、無有害氣體、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用的保溫降噪材料。

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低空經(jīng)濟(jì)騰飛的“輕”騎兵——深挖聚酰亞胺泡沫潛能

隨著科技的飛速發(fā)展與社會需求的不斷演進(jìn)，低空經(jīng)濟(jì)正逐漸成為推動經(jīng)濟(jì)增長與創(chuàng)新發(fā)展的新引擎。自去年以來，全國范圍內(nèi)已有近30個(gè)省份將低空經(jīng)濟(jì)的發(fā)展納入政府工作報(bào)告或發(fā)布了相關(guān)政策。

低空經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中，聚酰亞胺泡沫除了具備低密度、高安全性等特性外，其在極端耐溫吸聲性能在低空經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域同樣有著不可忽視的重要作用。

例如，在低空飛行器運(yùn)行時(shí)，發(fā)動機(jī)等部件會產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪音，不僅會干擾飛行員的操作，還可能對周邊環(huán)境造成噪聲污染，而聚酰亞胺泡沫出色的吸聲性能可應(yīng)用于飛行器的隔音降噪系統(tǒng)；在高溫環(huán)境下，聚酰亞胺泡沫的極端耐溫性能使其吸聲效果依然穩(wěn)定可靠；在低空物流配送無人機(jī)方面，聚酰亞胺泡沫的吸聲性能可減少無人機(jī)飛行時(shí)產(chǎn)生的噪音，降低對城市居民區(qū)的干擾，同時(shí)，極端耐溫性能保證了無人機(jī)在不同氣候條件下，無論是炎熱的夏季還是寒冷的冬季，都能維持吸聲降噪功能，穩(wěn)定運(yùn)行。

近日，南京大學(xué)襲鍇教授課題組，將具有高度支化的有機(jī)硅化合物引入到PI主鏈中，后通過熱壓發(fā)泡工藝制備一系列超支化聚硅氧烷改性PI柔性泡沫材料，大幅提升了PI泡沫材料的高溫吸聲性能。

研究表明，超支化聚硅氧烷的引入能夠顯著提升其熱性能，保證了PI泡沫材料在高溫下孔結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。進(jìn)而，超支化結(jié)構(gòu)能夠進(jìn)一步優(yōu)化PI泡沫材料的孔徑大小，合理調(diào)控其開孔率，顯著提升了PI泡沫材料在高溫下的吸聲性能。通過超支化聚硅氧烷的引入，改性PI柔性泡沫材料在200℃下老化6h后，降噪系數(shù)依然達(dá)到0.375，這一結(jié)果優(yōu)于大多數(shù)已報(bào)道的高性能泡沫材料。

圖源：公眾號@南大高分子/侵刪

此外，該研究系統(tǒng)地分析了超支化聚硅氧烷對PI泡沫材料發(fā)泡倍率、發(fā)泡溫度、機(jī)械及阻燃性能的影響規(guī)律。研究表明，由于超支化聚硅氧烷的引入，使得該改性泡沫材料壓縮強(qiáng)度提高至149kPa（相比于純PI泡沫材料提升了近100倍，且仍保持柔性），初始熱分解溫度高達(dá)480℃，且顯著提升了阻燃性能，進(jìn)一步拓展了PI泡沫材料在極端耐溫吸聲領(lǐng)域的應(yīng)用。