具有优异高温尺寸稳定性和疏水性的碳烷改性聚酰亚胺气凝胶

发布时间：2025-12-30    点击数：41 气凝胶具有低密度、高孔隙率、高比表面积和优异的热绝缘性能，在气体吸附、热绝缘、电磁干扰屏蔽、声吸收以及催化剂载流子等多个领域具有广泛的应用潜力。气凝胶通常根据其成分分为有机气凝胶和无机气凝胶。传统的无机气凝胶，如硅基气凝胶，具有优异的性能，然而，硅基气凝胶固有的脆性极大限制了其应用。因此，有机气凝胶因其有利的机械和热性能，逐渐吸引了研究关注。然而，常见有机气凝胶的热性能通常较差，这严重限制了其在极端高温环境中的应用。在此背景下，聚酰亚胺（PI）气凝胶卓越的热稳定性使在许多其他有机气凝胶中脱颖而出，成为高温下长周期应用的首选。然而，PI气凝胶在制备过程中，尤其是干燥阶段，会出现较大的收缩（40–50%），这影响了其物理化学性质。为克服这一限制，有关研究人员采用了优化气凝胶制备工艺、成分和结构调整、引入交联或增强剂，以及开发新型制造技术等策略，以提升PI气凝胶的性能。此外，PI气凝胶在高温暴露（200°C以上）下显著的热收缩（高达50%）和骨架结构塌陷。高温环境下的收缩严重限制了其应用场景。为解决这一问题，一些相关研究同样集中在PI气凝胶的骨架增强上。 国内有关研究团队设计并合成了一种新型含碳烷的二胺单体（DNCB）。此外，通过DNCB与2,2′-二甲基苯并胺（DMBZ）和双苯四羧基二氢化物（BPDA）共聚，制备含碳烷单元的聚酰亚胺气凝胶。一方面，碳烷单元独特的二十面体笼结构被用来破坏聚酰亚胺气凝胶的链状堆积，减少了高温条件下的收缩。此外，掺入碳烷使其卓越的热稳定性和疏水性赋予了PI气凝胶。研究显示，该气凝胶在高温下具有优异的尺寸稳定性和热绝缘性能。在200°C或300°C下，经过8小时时效后的收缩率分别低至3.69%或8.7%；在200°C下的热导率为0.06 W/m⋅K。水接触角达到141.3°。上述研究具有卓越的高温尺寸稳定性和热绝缘性能，并拓宽了高性能PI气凝胶的适用范围。 原文链接： https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0032386125013394?via%3Dihub

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