比黄金还贵！这个起源于洲际导弹的材料你可能常看见却不知道

说起聚酰亚胺，你听起来可能会觉得陌生，但一定或多或少的见过它。

最典型的例子就是卫星和航天器，你可以回想一下它们的外观，是不是外表常会裹着一层像金箔纸一样的东西？

↑“新视野”号探测器（左）和“詹姆斯·韦伯”天空望远镜（右）。

这种材料就是聚酰亚胺与铝结合而成的“多层隔热材料”(MLI)。它的作用就是让航天器在太空中超过200℃的“昼夜温差”下能有一个稳定的工作环境，起到隔热、保温的作用，并抵御宇宙的辐射。

↑MLI，全称Multilayer insulation material。

而作为综合性能最佳的有机高分子材料之一，聚酰亚胺也已广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域。

但要说起它的诞生，还要从洲际导弹说起。

上世纪60年代，固体燃料的洲际导弹开始取代液体燃料的洲际导弹，以提高快速反应能力，同时发射方式也从地上转入地下，提高导弹的生存能力。

↑1962、63年服役的美国 “大力神”2和 “民兵”I洲际导弹（右），燃料分别是液体和固体。

而为了延长洲际导弹在地下发射井中的寿命，则催生了两种超级纤维的诞生。一种是“聚对苯二甲酰对苯二胺”，简称PPTA，也就是“凯夫拉(Kevlar)”，其强度是钢的5倍。另一种就是“聚酰亚胺”。它们都是美国杜邦(DuPont)公司开发的。

↑杜邦公司生产的聚酰亚胺薄膜（英文称Polyimide，简称PI，Kapton是杜邦对其的注册商标。

这种材料在1961年一经出现，就表现出了优异的机械性能、抗氧化和耐腐蚀性能、耐热性能。

比如杜邦生产的最早商业化的均苯酐型聚酰亚胺，其抗拉强度就可以达到170MPa（1MPa=10公斤的力在1平方厘米的面积上产生的压强），可靠的工作温度也在-100℃到300℃之间。

所以一经出现，聚酰亚胺就先被用来改进当时洲际导弹正在采用的酚醛材料（也是一种保温材料），用作洲际导弹弹头研究和缠绕固体火箭发动机外壳。现如今，聚酰亚胺在超音速巡航导弹的弹体结构上也得到了广泛应用。

↑民兵IA洲际导弹第三级发动机。

而紧随洲际导弹之后的应用就航天领域了，阿波罗登月计划可以说是其最具代表性的开端，像开头提到的MLI就被用在了首次登月的阿波罗11号飞船上。

↑首次登月的阿波罗11号登月舱，上面的金黄色部分就是MLI。

此外在1970年4月24日成功发射的我国首颗人造卫星“东方红一号”上，也采用了聚酰亚胺来制成的“观测裙”，这个展开后长达4米的反射板它可以大大增加太阳光的反射面积，让卫星的亮度达到在地面上用肉眼就清晰可见的水平，相当于二等星（天文学中星的明暗一律用星等来表示，星等数越小，说明星越亮）。

时任“东方红一号”技术总负责人的孙家栋院士也曾感叹：考虑到太空的温度，我们采用了比黄金还贵的聚酰亚胺。

↑东方红一号卫星展开观测裙示意图（右）。

看完了在航天领域比较有代表性的应用后，再看一个航空方面的。

这就是目前在研的“协和之子(son of Concorde)”超音速客机项目，它的飞行速度可以达到2092公里/小时，预计2024年开始制造，2029-2030年投入运营。

而为了解决高速飞行时机身、机翼与空气摩擦产生的高温（可达177度），它就使用了以热塑型聚酰亚胺为基体树脂的碳纤维增强复合材料，每架飞机的用量也将达到30吨。

↑“协和之子”超音速客机项目示意图。

怎么样，是不是感觉都很高大上？