通過“節(jié)流”來提高能源使用效率，是在現(xiàn)有能源結(jié)構(gòu)和使用模式狀態(tài)下，解決能源緊缺問題最有效、直接、現(xiàn)實(shí)的途徑，而開發(fā)新型高效智能微納米熱調(diào)控材料對(duì)于大幅度提高國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域的節(jié)能效率，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。近年來，微納米結(jié)構(gòu)對(duì)于材料熱物理性質(zhì)的顯著影響已經(jīng)得到證實(shí)和廣泛關(guān)注，進(jìn)一步揭示微納尺度下的熱物理規(guī)律，對(duì)于指導(dǎo)高效節(jié)能材料的設(shè)計(jì)合成至關(guān)重要。目前人們對(duì)在微納米尺度上熱傳遞的表征和基本規(guī)律認(rèn)識(shí)尚不完善，嚴(yán)重阻礙了新型高效智能微納米材料的設(shè)計(jì)和開發(fā)。基于此背景，研究新型高效智能微納米材料熱調(diào)控的方法顯得日益迫切。

　　高強(qiáng)度聚甲基丙烯酰亞胺（Polymethacrylimide, PMI）泡沫作為一種新型高效智能微納米材料一直受到了關(guān)注，因其優(yōu)良的耐高溫及隔熱特性，常作為樹脂基復(fù)合材料三明治夾層結(jié)構(gòu)材料，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，飛機(jī)、直升機(jī)機(jī)翼、大型船舶、雷達(dá)天線罩等領(lǐng)域有廣泛的用途。新一代通過分子剪裁和重組等關(guān)鍵技術(shù)制備的高強(qiáng)度PMI泡沫實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)度（7.5 MPa）、高模量及高耐溫（230 ℃）性能。然而，關(guān)于其熱學(xué)性能的調(diào)控還沒有形成理論，阻礙了對(duì)其結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)及隔熱性能的進(jìn)一步提升。

　　近日，工程熱物理研究所傳熱傳質(zhì)研究中心科研人員研究出高強(qiáng)度PMI泡沫的熱輸運(yùn)性能與微觀結(jié)構(gòu)的定量表述關(guān)系。PMI泡沫微觀下的形貌可以比擬于蜂窩狀的閉孔類五邊形十二面體結(jié)構(gòu)（見圖1）。這種形貌結(jié)構(gòu)的直接結(jié)果是PMI泡沫的熱輸運(yùn)主要由三種模式?jīng)Q定：固相熱傳導(dǎo)、氣相熱傳導(dǎo)和熱輻射�？蒲腥藛T建立了針對(duì)這種微觀形貌結(jié)構(gòu)的等效熱導(dǎo)率計(jì)算模型，并與實(shí)驗(yàn)表征的一系列具有不同表觀密度的高強(qiáng)度PMI泡沫的等效熱導(dǎo)率進(jìn)行了比較。研究獲得了一系列重要結(jié)果：1.該模型可以精確描述此類閉孔類五邊形十二面體泡沫結(jié)構(gòu)的熱導(dǎo)率，氣相熱傳導(dǎo)主導(dǎo)了泡沫的熱輸運(yùn)，其次是固相熱傳導(dǎo)，熱輻射的貢獻(xiàn)最��；2.與結(jié)構(gòu)參數(shù)（壁面厚度，隔斷直徑，單元直徑）相比，密度在影響PMI泡沫熱輸運(yùn)方面起到了決定性的作用（圖2所示）。對(duì)于固定幾何尺寸的PMI泡沫，其有效熱導(dǎo)率可通過調(diào)整至最佳密度而得到進(jìn)一步的優(yōu)化；3.熱導(dǎo)率隨溫度成線性增長(zhǎng)的趨勢(shì)（圖3所示），這是因?yàn)橹鲗?dǎo)熱輸運(yùn)的氣相熱導(dǎo)率隨溫度成線性增長(zhǎng)。該計(jì)算模型能為高強(qiáng)度PMI泡沫的熱調(diào)控提供理論指導(dǎo)。