2021年6月，“天問(wèn)一號”順利著(zhù)陸火星，“祝融號”火星車(chē)拍攝的照片里出現一抹鮮艷的中國紅，而且這面五星紅旗還是可以自動(dòng)展開(kāi)的，這是哈爾濱工業(yè)大學(xué)自主設計并研制的中國國旗鎖緊展開(kāi)機構，在天問(wèn)一號著(zhù)陸器上，成功完成了中國國旗可控動(dòng)態(tài)展開(kāi)，使我國成為世界上將形狀記憶聚合物智能結構應用于深空探測工程的國家。

       同樣在月球表面近300℃的溫差和強紫外的極端環(huán)境下，我們國家的“嫦娥四號”著(zhù)陸器及“玉兔二號”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(zhù)閃耀的光芒。

       黃金性質(zhì)穩定，耐酸耐堿，而這是可以展開(kāi)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構建的芳雜環(huán)高分子化合物，是一種耐熱型超級工程高分子材料。由于具備高強度、高韌性、耐磨耗、耐高溫、防腐蝕等特殊性能，作為結構材料或是功能材料均具有巨大前景，被各國列入21世紀最有希望的工程塑料之一！人稱(chēng)“解決問(wèn)題的能手”，甚至被認為“沒(méi)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)良的機械性能，原材料抗張強度大于100MPa，作為工程塑料彈性模量可達3-4GPa；出色的介電性能，103Hz下介電常數為4.0，介電損耗低時(shí)僅有0.004-0.007，屬于F至H級絕緣材料；自熄性聚合物，發(fā)煙率低；無(wú)毒，并經(jīng)得起數千次消毒......

        憑借全方位的優(yōu)異表現，聚酰亞胺被廣泛應用于航空、航天、電氣電子、半導體工程、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、機車(chē)、汽車(chē)、精密機械和自動(dòng)辦公機械等領(lǐng)域。

1. 薄膜制品

       聚酰亞胺薄膜，是聚酰亞胺最早實(shí)現商業(yè)化的產(chǎn)品形式，其應用領(lǐng)域為撓性覆銅板、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，變硬屏為軟屏，采用的就是聚酰亞胺代替玻璃來(lái)做基板的柔性顯示觸摸屏，實(shí)現屏幕多次彎曲不折斷。

2. 復合材料

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

       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鏡，運行中的“蓋亞”面臨著(zhù)零下200多攝氏度的低溫和超強太陽(yáng)扶著(zhù)的嚴峻考驗，聚酰亞胺充當著(zhù)她的保護傘。再如NASA預計2022年發(fā)射的“詹姆斯·韋伯”太空望遠鏡，就配備了由5層MLI薄膜構成的鏡面，是其強有力的屏蔽傘，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)，根本不懼超級嚴酷的宇宙環(huán)境。這種應用于航空航天的材料，在民用領(lǐng)域也大展身手，如應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(xiàn)，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，是制作裝甲部隊的防護服、塞車(chē)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(lái)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、醫用衛生防護服裝、高效煙霧防護面罩等。

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(chē)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，可以用于戰艦的隔溫隔熱層。聚酰亞胺泡沫的首次應用是在美國海軍的CG-47護衛導彈巡洋艦項目上，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，比傳統的纖維隔熱材料減輕重量250噸。特別是對于快艇來(lái)說(shuō)，由于大大減輕了自重，可以提高戰時(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(xiàn)等）

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