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轻质高强隔热聚酰亚胺气凝胶

气凝胶是一种有着纳米多级结构的特殊多孔材料，由于其独特的结构和诸多优越的性能，在许多领域有着广泛的应用前景。目前制约其工业化生产和应用的最大瓶颈就是其极差的力学性能，因此获得高模量的气凝胶是研究人员一直以来努力的目标。聚酰亚胺气凝胶作为一种力学性能较好，热稳定性高，隔热性能好的有机气凝胶近年来受到人们的广泛关注。通常线性聚酰亚胺气凝胶是通过等摩尔的初始单体二酐和二胺合成，其主要缺点在于样品收缩大，热、力学性能差强人意。收缩大是聚酰亚胺气凝胶制备过程中较难解决的问题，较大的收缩导致气凝胶的密度一般较高。由于隔热材料的热导率这一性能和材料的密度是紧密相关的，通常密度低意味着隔热效果更好，因而降低聚酰亚胺气凝胶的密度是提升其隔热性能的有效手段。同时，较低的密度也会导致材料的模量下降，影响其力学性能。所以，获得低密度、高模量，也就是高比模量的聚酰亚胺气凝胶是正真提升其应用价值的核心问题。相较之下，交联型的聚酰亚胺气凝胶有着更为优异的性能，这是由于在其凝胶网络中引入了某些功能化的胺类，也叫交联剂。交联剂的引入使得聚酰亚胺聚合物链通过共价键进行结合，形成丰富的三维网络结构，可以极大降低样品的密度和热导率，同时提升其热、力学性能。然而，交联剂的售价异常昂贵，或是需要通过复杂的合成工艺获得，这一瓶颈极大地限制了交联型聚酰亚胺气凝胶的大规模生产和应用。因此，采用更为廉价易得的交联剂获得低收缩、低密度、低热导的聚酰亚胺气凝胶成为研究学者们亟待解决的一个难点。本团队的相关科技成果提供了一种适用范围广、成本低廉、反应周期短、可能工业放大的低密度、高模量交联型聚酰亚胺气凝胶材料的制备方法以及一种适用范围广、成本低廉、反应周期短、可能工业放大的低密度交联型聚酰亚胺气凝胶类材料的低成本制备方法。聚酰亚胺气凝胶作为一种力学性能较好，热稳定性高，隔热性能好的有机气凝胶近年来受到人们的广泛关注。该技术研制了一种适用范围广、成本低廉、反应周期较短、可能工业放大的交联型聚酰亚胺气凝胶材料的制备方法。

同济大学 2021-02-01