超级隔热柔性多孔聚酰亚胺膜

能源危机是人类面临的主要问题，节能是解决能源危机的重要手段。热能损失占能量损失的比重较大，隔热材料的发明和应用可有效降低热能损失。常规隔热材料的导热系数在30到40W·m-1·K范围内。虽然聚酰亚胺膜在隔热节能方面具有良好的应用前景，但由于制备过程耗时及高压工艺的安全问题，聚酰亚胺膜的应用仍受限。

面对这些问题，北航研究团队通过简单相分离法，在常温常压下制备了超级柔性多孔聚酰亚胺膜。这种制备方法避免了常规工艺中繁琐的溶剂交换和超临界干燥(或冷冻干燥)过程，所制得的聚酰亚胺膜同时具有超低导热系数和高抗拉伸强度。

聚酰亚胺膜的多孔结构是在相分离过程中形成的，通过调控凝固浴的组成，可获得具有不同厚度的多级孔结构或均匀纳米孔结构的聚酰亚胺膜。当使用纯水作为凝固浴时，薄膜显示出典型的多级孔结构，包括致密的介孔皮层、微米级大孔和由均匀的纳米孔构成的大孔孔壁。在凝固浴中加入20w%乙醇，孔隙率降低，膜孔径从几十微米减少到数百纳米，且孔间相互连接。随着凝固浴中乙醇含量增加到40w%，大孔消失，薄膜变得对称，孔间连通性降低。当乙醇含量进一步增加到70w%时，孔径变小，孔间连通性减小，多为封闭孔。当乙醇含量达到90w%时，孔道壁变厚且孔径增大。

含40w%乙醇的凝固浴中所制得的膜导热系数最高(0.035W m-1K-1)，这可能与存在大孔或连接孔有关，大孔或连接孔加速了气体对流热传导。含70w%乙醇的凝固浴中所制得的膜导热系数最低(0.019 W m-1 K-1)，这是因为膜孔大多是封闭孔，有效降低了气体对流热传导。由于膜孔均匀，导热系数最低的膜同时也表现出较高的抗拉伸强度(89.6MPa)