随着电子设备功率密度与集成度的不断提升，局部热积聚已成为制约系统性能与安全的关键瓶颈；传统单一功能的材料难以应对复杂热环境，而现有多层复合材料又普遍面临界面结合弱、液态相变材料（PCM）泄漏等难题。基于此，本文，天津城建大学李婧 副教授团队在《Journal of Energy Storage》发表题为“Integrated bilayer phase change composite polyimide aerogel with the dual-mode thermal management of passive insulation and active dissipation”的研究论文。通过定向冷冻构建具有正交孔道的双层结构，以超低导热的聚酰亚胺（PI）气凝胶作被动绝热层、以聚乙二醇（PEG）负载的氧化石墨烯（GO）/PI 复合层作主动散热层，并采用与气凝胶前驱体化学同源的聚酰胺酸（PAA）共酰亚胺化策略，构筑致密互锁的层间界面。
经测试，该双层气凝胶界面拉伸强度达 20.8 MPa，有效抑制了液态 PEG 的渗透泄漏；将其用于电池热管理时，正常工况下电池表面温度最大降低 38 ℃，而在 200 ℃ 热失控的极端条件下，相邻受保护电池的上表面温度可保持在 50 ℃ 以下长达 2.5 h。本研究提出了一种“被动绝热—主动散热”协同的双层相变复合气凝胶策略，通过同源前驱体共酰亚胺化解决多层结构界面分层与 PCM 泄漏两大痛点，为高功率电池与电子设备的可靠热管理提供了兼具强界面与防泄漏潜力的解决思路。
Fig. 1. Design and working principle of the bilayer aerogel composite. a) Schematic structure comprising a top heat dissipation layer, a bottom thermal insulation layer, and an integrated interface. b) Application strategy for asymmetric thermal management in a battery module.
Fig. 2. Schematic illustration for synthetic process of bilayer aerogel. a) Synthesis process for PAA powder. b) The processing route schematic of the Px/PGx@PEG. c) The chemical reaction process of PI from PAA precursor.
综上，该工作以定向冷冻构建正交孔道双层架构，将超低导热 PI 绝热层与 PEG/GO/PI 相变散热层集成于一体，并借助同源 PAA 前驱体共酰亚胺化策略形成致密互锁界面（拉伸强度 20.8 MPa），同步攻克了多层复合材料界面分层与液态 PCM 泄漏两大痛点。所制备双层相变复合气凝胶兼具被动绝热与主动散热双模能力，在电池热管理中实现正常工况降温 38 ℃、热失控极端下邻池控温低于 50 ℃ 维持 2.5 h，为高功率电池与电子设备的可靠热管理提供了兼具强界面与防泄漏潜力的新思路。
文献：https://doi.org/10.1016/j.est.2026.123754
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