低空经济的“超级护盾”？揭秘聚酰亚胺（PI）泡沫崛起的背后逻辑
如今，低空经济正以超乎想象的速度蓬勃兴起，宛如一颗照亮经济发展的新星开启了全新赛道。无论是在深圳城市上空有序穿梭的无人机，高效地将货物精准送达，极大提升物流配送效率，重塑城市物流格局；还是上海的亿航智能无人驾驶载人 eVTOL EH216-S 完成首飞，小鹏汇天的 “陆地航母”飞行汽车在陆家嘴成功试飞，都预示着低空出行开启了一个崭新的时代。
在这一系列低空经济发展的背后，聚酰亚胺泡沫发挥着不可或缺的关键作用。其凭借卓越的耐高温性能，在飞行器发动机等高温部件的隔热防护中“大显身手”，确保设备在极端工况下稳定运行。
此外，聚酰亚胺泡沫还具备轻质高强的特性，更是成为减轻飞行器自重、提升能源利用效率的“秘密武器”，助力各类低空飞行器实现更远航程与更高性能，满足物流无人机频繁起降的高强度作业，以及飞行汽车、载人飞行器对安全性与可靠性的严苛要求，其凭借自身优势，深度融入低空经济的各个环节，为其发展注入强劲动力，推动着低空经济从蓝图构想加速迈向现实繁荣。
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“问题解决能手”——聚酰亚胺加冕综合性能最优的发泡材料之一
聚酰亚胺（Polyimide，PI）是分子结构含有酰亚胺基链节的芳杂环高分子化合物，被誉为高分子材料金字塔的顶端材料，也被称为“问题解决能手”，甚至有业内人士认为“没有聚酰亚胺就不会有今天的微电子技术”。
目前，聚酰亚胺可主要分为热塑性聚酰亚胺、热固性聚酰亚胺和改性聚酰亚胺三大类。
其中，热塑性聚酰亚胺包括均苯型、联苯型、醚酐型、酮酐型和氟酐型聚酰亚胺等；热固性聚酰亚胺包括降冰片烯二酸酐封端型聚酰亚胺、乙炔基封端型聚酰亚胺和双马来酰亚胺等；改性聚酰亚胺主要包括聚醚酰亚胺、聚酯酰亚胺和聚酰胺酰亚胺等。
图源：公众号@聚酰亚胺在线/侵删
聚酰亚胺泡沫大体上可分为三种类型：其一为PI发泡材料，其与通常的聚酰胺一样，主链的发泡体由酰胺组成，可在300°C以上的温度下使用（聚酰胺发泡体），是新型船舶的第一种隔热降噪材料，需求量在近几年得到迅速增长；其二为侧发泡酰胺环，即PMI泡沫，是一种性能优良的新型发泡材料，具有比强度高、比值高、闭孔率高、耐热性好等特点；其三为将脂肪族链引入聚酰亚胺中，脂肪族链具有热不稳定，制备而出的纳米发泡材料，具有耐热性强、阻燃性好、无有害气体、安装方便等优点，广泛应用的保温降噪材料。
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低空经济腾飞的“轻”骑兵——深挖聚酰亚胺泡沫潜能
随着科技的飞速发展与社会需求的不断演进，低空经济正逐渐成为推动经济增长与创新发展的新引擎。自去年以来，全国范围内已有近30个省份将低空经济的发展纳入政府工作报告或发布了相关政策。
低空经济领域中，聚酰亚胺泡沫除了具备低密度、高安全性等特性外，其在极端耐温吸声性能在低空经济领域同样有着不可忽视的重要作用。
例如，在低空飞行器运行时，发动机等部件会产生强烈的噪音，不仅会干扰飞行员的操作，还可能对周边环境造成噪声污染，而聚酰亚胺泡沫出色的吸声性能可应用于飞行器的隔音降噪系统；在高温环境下，聚酰亚胺泡沫的极端耐温性能使其吸声效果依然稳定可靠；在低空物流配送无人机方面，聚酰亚胺泡沫的吸声性能可减少无人机飞行时产生的噪音，降低对城市居民区的干扰，同时，极端耐温性能保证了无人机在不同气候条件下，无论是炎热的夏季还是寒冷的冬季，都能维持吸声降噪功能，稳定运行。
近日，南京大学袭锴教授课题组，将具有高度支化的有机硅化合物引入到PI主链中，后通过热压发泡工艺制备一系列超支化聚硅氧烷改性PI柔性泡沫材料，大幅提升了PI泡沫材料的高温吸声性能。
研究表明，超支化聚硅氧烷的引入能够显著提升其热性能，保证了PI泡沫材料在高温下孔结构的稳定性。进而，超支化结构能够进一步优化PI泡沫材料的孔径大小，合理调控其开孔率，显著提升了PI泡沫材料在高温下的吸声性能。通过超支化聚硅氧烷的引入，改性PI柔性泡沫材料在200℃下老化6h后，降噪系数依然达到0.375，这一结果优于大多数已报道的高性能泡沫材料。
图源：公众号@南大高分子/侵删
此外，该研究系统地分析了超支化聚硅氧烷对PI泡沫材料发泡倍率、发泡温度、机械及阻燃性能的影响规律。研究表明，由于超支化聚硅氧烷的引入，使得该改性泡沫材料压缩强度提高至149kPa（相比于纯PI泡沫材料提升了近100倍，且仍保持柔性），初始热分解温度高达480℃，且显著提升了阻燃性能，进一步拓展了PI泡沫材料在极端耐温吸声领域的应用。
