2021年6月，“天問一號(hào)”順利著陸火星，“祝融號(hào)”火星車拍攝的照片里出現(xiàn)一抹鮮艷的中國(guó)紅，而且這面五星紅旗還是可以自動(dòng)展開的，這是哈爾濱工業(yè)大學(xué)自主設(shè)計(jì)并研制的中國(guó)國(guó)旗鎖緊展開機(jī)構(gòu)，在天問一號(hào)著陸器上，成功完成了中國(guó)國(guó)旗可控動(dòng)態(tài)展開，使我國(guó)成為世界上將形狀記憶聚合物智能結(jié)構(gòu)應(yīng)用于深空探測(cè)工程的國(guó)家。

       同樣在月球表面近300℃的溫差和強(qiáng)紫外的極端環(huán)境下，我們國(guó)家的“嫦娥四號(hào)”著陸器及“玉兔二號(hào)”巡視器身上色彩鮮艷的五星紅旗和金燦燦的黃金“外衣”更是折射著閃耀的光芒。

       黃金性質(zhì)穩(wěn)定，耐酸耐堿，而這是可以展開的五星紅旗和金燦燦的“外衣”用的就是可以躋身“黃金”段位的材料--聚酰亞胺（PI）。

        聚酰亞胺，由含有酰亞胺基鏈節(jié)構(gòu)建的芳雜環(huán)高分子化合物，是一種耐熱型超級(jí)工程高分子材料。由于具備高強(qiáng)度、高韌性、耐磨耗、耐高溫、防腐蝕等特殊性能，作為結(jié)構(gòu)材料或是功能材料均具有巨大前景，被各國(guó)列入21世紀(jì)最有希望的工程塑料之一！人稱“解決問題的能手”，甚至被認(rèn)為“沒有聚酰亞胺就不會(huì)有今天的微電子技術(shù)”。

       在眾多的合成材料中，聚酰亞胺穩(wěn)居金字塔頂端，性能幾乎全能：具有超高的熱分解溫度，約500℃左右；優(yōu)良的耐寒性，在-269℃的液氮中不發(fā)生脆裂；優(yōu)良的機(jī)械性能，原材料抗張強(qiáng)度大于100MPa，作為工程塑料彈性模量可達(dá)3-4GPa；出色的介電性能，103Hz下介電常數(shù)為4.0，介電損耗低時(shí)僅有0.004-0.007，屬于F至H級(jí)絕緣材料；自熄性聚合物，發(fā)煙率低；無毒，并經(jīng)得起數(shù)千次消毒......

        憑借全方位的優(yōu)異表現(xiàn)，聚酰亞胺被廣泛應(yīng)用于航空、航天、電氣電子、半導(dǎo)體工程、微電子及集成電路、納米材料、液晶顯示器、LED封裝、分離膜、激光、機(jī)車、汽車、精密機(jī)械和自動(dòng)辦公機(jī)械等領(lǐng)域。

1. 薄膜制品

       聚酰亞胺薄膜，是聚酰亞胺最早實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的產(chǎn)品形式，其應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)閾闲愿层~板、太陽(yáng)能電池基板、柔性顯示器等。

       太陽(yáng)帆，由聚酰亞胺的薄膜和纖維制成，是利用太陽(yáng)光的光壓進(jìn)行宇宙航行的一種航天器。市面上的可折疊屏幕的手機(jī)，變硬屏為軟屏，采用的就是聚酰亞胺代替玻璃來做基板的柔性顯示觸摸屏，實(shí)現(xiàn)屏幕多次彎曲不折斷。

2. 復(fù)合材料

       隨著科技的發(fā)展，航天學(xué)家們將聚酰亞胺應(yīng)用到了深空探索領(lǐng)域。聚酰亞胺與鋁箔復(fù)合而成的材料--“多層隔熱材料”（MLI），已經(jīng)成為一致公認(rèn)的航天器絕佳“防護(hù)服”！

       如“蓋亞”（Gaia），她是歐洲航天局于2013年12月19日發(fā)射升空的一顆大型太空望遠(yuǎn)鏡，運(yùn)行中的“蓋亞”面臨著零下200多攝氏度的低溫和超強(qiáng)太陽(yáng)扶著的嚴(yán)峻考驗(yàn)，聚酰亞胺充當(dāng)著她的保護(hù)傘。再如NASA預(yù)計(jì)2022年發(fā)射的“詹姆斯·韋伯”太空望遠(yuǎn)鏡，就配備了由5層MLI薄膜構(gòu)成的鏡面，是其強(qiáng)有力的屏蔽傘，可謂航天器的“金縷玉衣”。

       另外，宇航員穿的航天服里也有這種材料，也就是艙外航天服的隔熱層，它有良好的隔熱和防輻射作用。有了它，宇航員在艙外活動(dòng)時(shí)，根本不懼超級(jí)嚴(yán)酷的宇宙環(huán)境。這種應(yīng)用于航空航天的材料，在民用領(lǐng)域也大展身手，如應(yīng)急救援情況下用的保溫毯、隔熱服。這種毯子能夠放射人體發(fā)出的紅外線，有助于在緊急情況下維持體溫。

3.  纖維制品

       聚酰亞胺纖維織成的非織造布，是制作裝甲部隊(duì)的防護(hù)服、塞車防燃服、飛行服等防火阻燃服裝最為理想的纖維材料。

       這種納米纖維還可用來制造舒適且保暖的功能性服裝，如軍用服裝、消除不良體味的休閑服、防生化武器特種服裝、醫(yī)用衛(wèi)生防護(hù)服裝、高效煙霧防護(hù)面罩等。

4. 工程材料

       在航空航天領(lǐng)域，聚酰亞胺因其耐超高溫的特性，可用于制造航空器的耐高溫引擎配件。汽車和電子元件中，更是少不了聚酰亞胺的身影。

        另外，聚酰亞胺制成的泡沫，防火隔熱，可以用于戰(zhàn)艦的隔溫隔熱層。聚酰亞胺泡沫的首次應(yīng)用是在美國(guó)海軍的CG-47護(hù)衛(wèi)導(dǎo)彈巡洋艦項(xiàng)目上，用該種材料替換所有隔熱材料，每艘船減重50噸。在1000英尺的航母上使用，比傳統(tǒng)的纖維隔熱材料減輕重量250噸。特別是對(duì)于快艇來說，由于大大減輕了自重，可以提高戰(zhàn)時(shí)速度。

（該篇綜合整理自高分子科學(xué)前沿、DT新材料、新材料在線等）

文章摘自2022年第01期《產(chǎn)業(yè)用紡織品》期刊中的應(yīng)用研究。