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  熱縮材料具有加熱收縮的形狀記憶性能，已廣泛應(yīng)用于電力、通訊、石化、交通、包裝及航空航天等領(lǐng)域。熱縮聚酰亞胺將聚酰亞胺(PI)耐高溫、耐輻照、高強(qiáng)度等優(yōu)異性能和熱縮效應(yīng)相結(jié)合，哈工大肖鑫禮課題組在該方向研究取得一定進(jìn)展。

1.  高溫聚酰亞胺熱縮膜

  熱縮材料恢復(fù)到初始狀態(tài)的溫度稱為收縮溫度(shrinkage temperature, Ts)，Ts對(duì)其應(yīng)用范圍有決定性影響。耐高溫?zé)峥s聚酰亞胺使熱縮膜耐受溫度突破300oC (圖1.a, Macromolecules, 2015, 48, 3582-3589.)；通過(guò)調(diào)控分子結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了熱縮膜Tg從170—350oC的可控 (圖1.b, J. Appl. Polym. Sci. , 2017, 134, 44902. 封面文章)。

  透明聚酰亞胺在微電子、光電子等領(lǐng)域有重要應(yīng)用價(jià)值，但常見高成本限制其量產(chǎn)應(yīng)用，我國(guó)商用透明聚酰亞胺依賴進(jìn)口。肖鑫禮等研制的透明聚酰亞胺熱縮膜是目前原料成本最低的透明聚酰亞胺(圖1.c, Soft Matter, 2016, 12, 2894-2900，封面文章)。Atlas of Science以“Optically Transparent Shape Memory Polyimide-a Candidate for Flexible Electronics”為題報(bào)道，還有ADS/NASA、Sparrho、Pubfacts、Docphin、Readbyqxmd、Gentaur、PUBPDF等國(guó)外報(bào)道；入選《RSC China Newsletter》2016年“Science & Technology News in China”，《石油化工》、《橡膠技術(shù)與裝備》等期刊，以及中國(guó)聚合物網(wǎng)、中國(guó)流變網(wǎng)等十多家國(guó)內(nèi)報(bào)道(圖1.d)。 

圖1. 高溫聚酰亞胺熱縮膜

  耐高低溫和輻照聚酰亞胺熱縮膜在經(jīng)歷模擬低地球軌道±150 oC熱循環(huán)200小時(shí)和2年當(dāng)量γ-射線輻照后，其性能幾乎沒(méi)有變化(Sci. Rep., 2015, 5:14137)，是航空航天和核工業(yè)用熱縮材料的首選。Top News Headlines、Oil & Gas、ADS/NASA、Sparrho、PUBPDF、Semantic Scholar、Pubfacts、Pubmed Central Canda、Docphin、Gentaur等十多家國(guó)外報(bào)道(圖1.e)。 

  長(zhǎng)壽命聚酰亞胺熱縮膜在超過(guò)1000多次循環(huán)后依然保持接近100%的優(yōu)異形狀記憶效應(yīng)，適應(yīng)于循環(huán)驅(qū)動(dòng)器等裝置；能克服重力使形狀回復(fù)，適合于失重狀態(tài)的航天器等(Sci. Rep., 2016, 6:33610.)。Atlas of Science以“Long Cycle-Life Shape Memory Polyimide with Energy-Storage Capacity at High Temperature”為題報(bào)道，還有ADS/NASA、Pubfacts、Semantic Scholar、Docphin、Pubmed Central Canada、Gentaur、Europe PMC等國(guó)外報(bào)道；《化學(xué)通訊》、《軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品》、《潤(rùn)滑與密封》、《絕緣材料》等期刊，以及科學(xué)網(wǎng)、中國(guó)聚合物網(wǎng)、中國(guó)數(shù)字科技館、中國(guó)塑料協(xié)會(huì)、中國(guó)塑協(xié)專家委員會(huì)等三十多家國(guó)內(nèi)報(bào)道 (圖1.f)。

2. 新一代剛性可循環(huán)聚酰亞胺熱縮管

  我國(guó)年消耗熱縮管超過(guò)100億米，但傳統(tǒng)熱縮管Ts有限，耐受低溫為-85 oC。聚酰亞胺熱縮管Ts 在180—330℃可調(diào)，耐-196 oC低溫(Sci. Rep., 2017, 7:44936.)。該材料填補(bǔ)了高溫深冷環(huán)境熱縮管的空白(圖2.a)，《中國(guó)教育報(bào)》對(duì)此報(bào)道(圖2.b)。

圖2. 新一代剛性可循環(huán)聚酰亞胺熱縮管

  聚酰亞胺熱縮管的收縮源于可逆玻璃化轉(zhuǎn)變，因此可循環(huán)使用(圖2.c)。其縮頸接管效應(yīng)能連接并固定為其自身重量上千倍的重物，能節(jié)省支撐裝置，特別適用于復(fù)雜或精密儀器裝備(圖2.d)。Atlas of Science以 “New Generation of Recyclable and Rigid Heat Shrinkable Tubes”為題報(bào)道，還有ADS/NASA、Sparrho、Prime Pubmed、Pubfacts、Semantic Scholar、Docphin、Gentaur、Pubmed Central Canada、Europe PMC等國(guó)外報(bào)道；《化學(xué)通訊》、《絕緣材料》、《科學(xué)與信息化》等期刊，以及國(guó)家科技成果平臺(tái)、中國(guó)網(wǎng)、光明網(wǎng)、科學(xué)網(wǎng)、人民政協(xié)網(wǎng)、中國(guó)教育裝備網(wǎng)、中國(guó)科教傳播網(wǎng)、中國(guó)工會(huì)網(wǎng)、中國(guó)聚合物網(wǎng)、新民網(wǎng)等九十多家國(guó)內(nèi)報(bào)道(圖2.e)。

3. 耐極端環(huán)境的長(zhǎng)效高性能涂層

  經(jīng)過(guò)特殊處理后，熱縮聚酰亞胺復(fù)合材料可作為耐極端環(huán)境的長(zhǎng)效高性能防護(hù)涂層。在不銹鋼表面經(jīng)100cm重錘正、反沖擊后，涂膜完好(圖3.a)；劃格法測(cè)試附著力為最優(yōu)0級(jí)(圖3.b)。涂層耐磨損，室外露天37個(gè)月經(jīng)砂石雨蝕，或在PH=1的酸液中浸泡6個(gè)月后，涂膜完好。

圖3.耐極端環(huán)境的長(zhǎng)效高性能涂層

  破壞性彎折后涂層依然牢粘基板(圖3.c)，而相同條件下傳統(tǒng)涂層已破碎脫落(圖3.d)。海水中浸泡10個(gè)月后涂層完好，有望用于大型艦船堆艙、隔艙、天花板的長(zhǎng)效涂層等。