技术领域：新材料

应用领域：高/低温绝热、管道运输、航空航天、电子芯片热管理

航天设备及其部件须经受高真空、冷黑等太空恶劣环境的考验，聚酰亚胺材料具有卓越的热稳定性、优异的耐辐照性能、良好的介电性能，其制备的气凝胶是新一代理想的航天级轻质绝热材料，在航空航天、隔热绝热等领域具有广阔的应用前景。

本成果面向太空应用重大需求和材料科学前沿，研究新型超轻高弹聚酰亚胺气凝胶隔热材料的精准调控制备技术，探索材料微区可调控的物理制备方法，通过建立“Ice-templating”的模板法溶剂定向冷冻结晶的模拟方法，研究溶剂定向结晶和材料微结构成型的物理机制。与NASA通过超临界干燥法所制备的聚酰亚胺气凝胶相比，本项目团队提出冷冻干燥法制备的聚酰亚胺气凝胶，具有轻质、高弹、耐（交变）温性好（-180℃ ~ +300℃）、耐辐照、降噪、微颗粒过滤效率高等特点。此新型气凝胶作为一种优质航天隔热材料，由于其高弹特性，可包覆于任意几何拓扑的载荷结构表面。而NASA超临界干燥法的聚酰亚胺气凝胶是需要通过模具预置成型，对于热结构设计有非常大的难度。

此超轻高弹聚酰亚胺气凝胶的制备工艺关键参数，是通过优化纳米纤维结构的空隙大小，形状和分布，实现对于隔热性能和弹性性能的有效调节。目前，现有研究的状况尚未全面掌握气凝胶微空隙的精准调控工艺参数和方法。利用多尺度多物理耦合计算力学模拟方法和分区温控制备技术，对溶剂冷冻结晶过程进行定向成型控制方法的研究，以期实现聚酰亚胺气凝胶三维网络结构的精细调控，获得理想的材料力学和热学特性，满足极端环境应用需求。