聚酰亚胺发泡材料：分类、发展历程及多元应用场景

1  主链型聚酰亚胺泡沫（PI 泡沫）

2  侧链型聚酰亚胺泡沫（PMI 泡沫）

3  聚酰亚胺纳米泡沫

1  物理发泡法

2  化学发泡法

3  原位聚合法

4  特殊工艺

1  硬质泡沫（ASTM C1594）

2  柔性泡沫（ASTM C1482）

3  结构特征

1  隔热型

2  结构型

3  功能型

1908 年

首次制备聚酰亚胺，但未获广泛关注；

1955 年

美国杜邦公司申请首项 PI 应用专利，1961 年实现芳香族 PI 薄膜工业化；

1966 年

杜邦与孟山都公司提出聚酰亚胺泡沫概念，发表相关专利；

1970s

NASA 兰利研究中心与 Unitika America 合作开发航天用聚酰亚胺泡沫，International Harvester 公司实现商品化生产，推出 SOLIMIDE 泡沫；

1972-1982 年

聚醚酰亚胺 PEI、Upilex 系列、热塑性 PI 产品 Ultem 相继开发，丰富材料选择。

1992 年

糊发泡法问世，实现泡孔结构均匀化，降低生产成本；

1988 年

Imi-Tech 公司收购 SOLIMIDE 生产业务，扩大生产规模；

21 世纪初

NASA 意外发明 TEEK 泡沫，耐温范围宽（-423°F 至 600°F），密度可调（0.5-20 磅 / 立方英尺），2002 年授权 GFT LLC 公司产业化。

2012 年

中科院宁波材料所突破聚酰亚胺微发泡材料膨胀倍率瓶颈，实现 50-60 倍膨胀；

分子设计优化

引入苯并咪唑 / 苯并恶唑结构，Tg 值提升至 368°C，压缩强度从 0.3 MPa 提高到 1.03 MPa；

2014 年

Boyd Corporation 收购 SOLIMIDE 工厂，成为全球主要生产商；国内麦克斯泰新材料团队启动项目，2022 年实现高质量量产。

作为隔热支撑层，热导率 <0.04 W/(m・K)，阻挡高温传导，缓冲热应力，应用于 Orion 航天器乘员舱；

在 - 217℃（液氢温度）至 204℃（超声速飞行环境）保持良好隔热性能，防止燃料沸腾；

作为碳纤维复合材料夹层芯材，实现轻量化与高强度统一；SOLIMIDE 泡沫应用于 90% 西方商用客机，兼具防火、隔热、隔音功能；航空座椅材料研发取得突破，疲劳测试可重复使用 10 万次以上。

（二）电子电器领域：高性能电子的关键支撑

低介电常数（≈2.0）、低损耗特性，用于 5G 芯片和毫米波天线封装，降低高频信号传输损耗；

作为柔性电路板（FPC）绝缘基膜，应用于手机、可穿戴设备等；

石墨烯 / 碳纳米管增强复合材料在 X 波段屏蔽效能最高达 71 dB，350℃高温下性能不降反升；

导热石墨膜前驱体降低电子设备热点温度梯度 40%，绝缘性能优异（介电强度 300 kV/mm，体积电阻率 1×10¹⁶ Ω・cm）。

（三）新能源领域：绿色转型的重要保障

PI 气凝胶毡在 - 40℃~85℃环境下将电池温差控制在 ±2℃，吸附热失控气体使可燃气体浓度下降 65%；填充间隙、吸收膨胀应力，抑制热扩散；

作为光伏板隔热层与支撑材料，柔性 PI 气凝胶膜实现 135℃高集热温度，适配卷曲安装需求；

PMI 泡沫芯材耐温 250℃，疲劳寿命 10⁷次循环，通过 RTM 工艺解决与碳纤维的界面粘结问题。

（四）多领域拓展：赋能千行百业

零能耗建筑外墙保温夹芯板导热系数低至 0.018 W/(m・K)，兼具阻燃、吸声功能，欧盟 2030 年改造需求带来 7.4 亿美元市场；

船舶舰艇隔热隔声（15 国海军指定材料）、高速列车 / 地铁降噪（100-3150HZ 宽频隔声）、汽车发动机舱与车身隔热降噪；

无毒、不滋生微生物，获 Greenguard 低排放认证；用于透波材料、耐辐射材料（5×10⁹ rad 辐射后强度保留 80%）、太空头盔冲击吸收垫等。

聚酰亚胺泡沫凭借其卓越的综合性能，从航空航天的极端环境到日常电子设备，从新能源保障到建筑节能，正持续赋能高端制造与绿色发展。随着技术不断突破，未来其应用场景将进一步拓展，成为新材料领域的核心增长点。