低空經濟的“超級護盾”？揭秘聚酰亞胺（PI）泡沫崛起的背后邏輯
如今，低空經濟正以超乎想象的速度蓬勃興起，宛如一顆照亮經濟發展的新星開啟了全新賽道。無論是在深圳城市上空有序穿梭的無人機，高效地將貨物精準送達，極大提升物流配送效率，重塑城市物流格局；還是上海的億航智能無人駕駛載人 eVTOL EH216-S 完成首飛，小鵬匯天的 “陸地航母”飛行汽車在陸家嘴成功試飛，都預示著低空出行開啟了一個嶄新的時代。
在這一系列低空經濟發展的背后，聚酰亞胺泡沫發揮著不可或缺的關鍵作用。其憑借卓越的耐高溫性能，在飛行器發動機等高溫部件的隔熱防護中“大顯身手”，確保設備在極端工況下穩定運行。
此外，聚酰亞胺泡沫還具備輕質高強的特性，更是成為減輕飛行器自重、提升能源利用效率的“秘密武器”，助力各類低空飛行器實現更遠航程與更高性能，滿足物流無人機頻繁起降的高強度作業，以及飛行汽車、載人飛行器對安全性與可靠性的嚴苛要求，其憑借自身優勢，深度融入低空經濟的各個環節，為其發展注入強勁動力，推動著低空經濟從藍圖構想加速邁向現實繁榮。
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“問題解決能手”——聚酰亞胺加冕綜合性能最優的發泡材料之一
聚酰亞胺（Polyimide，PI）是分子結構含有酰亞胺基鏈節的芳雜環高分子化合物，被譽為高分子材料金字塔的頂端材料，也被稱為“問題解決能手”，甚至有業內人士認為“沒有聚酰亞胺就不會有今天的微電子技術”。
目前，聚酰亞胺可主要分為熱塑性聚酰亞胺、熱固性聚酰亞胺和改性聚酰亞胺三大類。
其中，熱塑性聚酰亞胺包括均苯型、聯苯型、醚酐型、酮酐型和氟酐型聚酰亞胺等；熱固性聚酰亞胺包括降冰片烯二酸酐封端型聚酰亞胺、乙炔基封端型聚酰亞胺和雙馬來酰亞胺等；改性聚酰亞胺主要包括聚醚酰亞胺、聚酯酰亞胺和聚酰胺酰亞胺等。
圖源：公眾號@聚酰亞胺在線/侵刪
聚酰亞胺泡沫大體上可分為三種類型：其一為PI發泡材料，其與通常的聚酰胺一樣，主鏈的發泡體由酰胺組成，可在300°C以上的溫度下使用（聚酰胺發泡體），是新型船舶的第一種隔熱降噪材料，需求量在近幾年得到迅速增長；其二為側發泡酰胺環，即PMI泡沫，是一種性能優良的新型發泡材料，具有比強度高、比值高、閉孔率高、耐熱性好等特點；其三為將脂肪族鏈引入聚酰亞胺中，脂肪族鏈具有熱不穩定，制備而出的納米發泡材料，具有耐熱性強、阻燃性好、無有害氣體、安裝方便等優點，廣泛應用的保溫降噪材料。
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低空經濟騰飛的“輕”騎兵——深挖聚酰亞胺泡沫潛能
隨著科技的飛速發展與社會需求的不斷演進，低空經濟正逐漸成為推動經濟增長與創新發展的新引擎。自去年以來，全國范圍內已有近30個省份將低空經濟的發展納入政府工作報告或發布了相關政策。
低空經濟領域中，聚酰亞胺泡沫除了具備低密度、高安全性等特性外，其在極端耐溫吸聲性能在低空經濟領域同樣有著不可忽視的重要作用。
例如，在低空飛行器運行時，發動機等部件會產生強烈的噪音，不僅會干擾飛行員的操作，還可能對周邊環境造成噪聲污染，而聚酰亞胺泡沫出色的吸聲性能可應用于飛行器的隔音降噪系統；在高溫環境下，聚酰亞胺泡沫的極端耐溫性能使其吸聲效果依然穩定可靠；在低空物流配送無人機方面，聚酰亞胺泡沫的吸聲性能可減少無人機飛行時產生的噪音，降低對城市居民區的干擾，同時，極端耐溫性能保證了無人機在不同氣候條件下，無論是炎熱的夏季還是寒冷的冬季，都能維持吸聲降噪功能，穩定運行。
近日，南京大學襲鍇教授課題組，將具有高度支化的有機硅化合物引入到PI主鏈中，后通過熱壓發泡工藝制備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泡沫材料的高溫吸聲性能。
研究表明，超支化聚硅氧烷的引入能夠顯著提升其熱性能，保證了PI泡沫材料在高溫下孔結構的穩定性。進而，超支化結構能夠進一步優化PI泡沫材料的孔徑大小，合理調控其開孔率，顯著提升了PI泡沫材料在高溫下的吸聲性能。通過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，降噪系數依然達到0.375，這一結果優于大多數已報道的高性能泡沫材料。
圖源：公眾號@南大高分子/侵刪
此外，該研究系統地分析了超支化聚硅氧烷對PI泡沫材料發泡倍率、發泡溫度、機械及阻燃性能的影響規律。研究表明，由于超支化聚硅氧烷的引入，使得該改性泡沫材料壓縮強度提高至149kPa（相比于純PI泡沫材料提升了近100倍，且仍保持柔性），初始熱分解溫度高達480℃，且顯著提升了阻燃性能，進一步拓展了PI泡沫材料在極端耐溫吸聲領域的應用。
