在航空航天中领域中，深低温对航天器和相关设备中弹性材料的性能提出了重大挑战。尽管，弹性碳或陶瓷气凝胶可以克服传统弹性聚合物的低温脆性，然而，复杂的制造工艺和高昂的成本极大地限制了它们的应用。
近日，复旦大学叶明新教授，沈剑锋教授报道了通过定向二甲基亚砜晶体辅助冷冻凝胶化和冷冻干燥（DMSO-FGFD）方法，成功制备出一种共价交联的聚酰亚胺（PI）气凝胶。该气凝胶在深低温下甚至在4 K以下都具有超弹性。
文章要点
1）该方法可实现无水化学酰亚胺化，在室温下将聚酰胺酸（PAA）转化为聚酰亚胺低聚物，体积收缩率为3.1%，密度为6.1 mg/cm3，远远优于传统热亚胺化制备的弹性弹性PI气凝胶。同时，创新的模具设计和温度调节使得到的PI气凝胶具有径向分布的泡孔结构，实现了负泊松比（NPR）行为。
2）由于共价交联的化学结构、良好的NPR行为、低收缩率和密度，所制备的PI气凝胶具有高达90%应变的完全可逆超弹性行为，满足了5000次以上压缩循环的稳定性。此外，在4~573 K的宽温度范围内，这种奇特的超弹性和抗疲劳性可保持不变，即使在剧烈的热冲击（ΔT=569 K）之后，也几乎没有回弹损失。
这项工作为构建在深低温下具有超弹性的聚合物基材料提供了一条新的途径，从而在正在进行的和不久将来的航空航天探索中显示出广泛的应用前景。
参考文献
Cheng, Y., Zhang, X., Qin, Y. et al. Super-elasticity at 4 K of covalently crosslinked polyimide aerogels with negative Poisson’s ratio. Nat Commun 12, 4092 (2021)
DOI：10.1038/s41467-021-24388-y
https://doi.org/10.1038/s41467-021-24388-y
