2026年3月14日，本团队在Applied Materials Today上在线发表了题为“Free volume regulated crosslinked polyimide foams with enhanced toughness and thermal resistance”的研究成果。上述成果由中国工程物理研究院化工材料研究所、西南科技大学材料与化学学院、生物质材料教育部工程研究中心等单位合作完成。

聚酰亚胺泡沫因其高机械强度、优异的耐热性能、隔热性能和固有的阻燃性，成为备受关注的轻质材料。然而，交联结构的引入通常会导致其耐热性能与韧性之间出现权衡效应。为了解决这一长期存在的局限性，本研究设计了一种含螺环结构四酸酐单体，并将其用作多功能交联剂，以制备交联型聚酰亚胺泡沫。螺环结构带来的自由体积增大与交联密度提高的协同作用，使得泡孔结构更小且均匀，泡孔尺寸从320±100 μm减小至146±49 μm。得益于泡孔结构优化和交联密度增强的协同作用，所制备的聚酰亚胺泡沫机械性能显著提升，比强度、比模量和韧性分别提高到初始值的194%、175%和245%，同时抗疲劳性能也增强。这些性能指标超过了此前报道的许多密度相当甚至更高的聚酰亚胺泡沫。此外，螺环交联结构的引入显著提高了耐热性，玻璃化转变温度提升了62 °C。该工作展示了一种有效的双重增强策略，同时提高了交联型聚酰亚胺泡沫的机械强度、韧性和耐热性能，为极端条件下使用的高性能聚合物泡沫的设计提供了一种新的设计思路。

本工作得到了国家自然科学基金、中国工程物理研究院院长基金等项目的支持。

Siyuan Zhang, Yi Xiang, Liang Chen, Yaping Zhang, Keping Chen*, Shuen Liang, Peishuang Xiao, Ningning Song*, Free volume regulated crosslinked polyimide foams with enhanced toughness and thermal resistance, Applied Materials Today 50 (2026) 103183.