近年来,随着汽车、石油、核电和航空航天等高温领域的发展,应用于该极端环境中的无损检测、可持续自供电设备用材料成为研究热点。在这样极端环境下工作,除要求材料具有优异的高温稳定性,为实现设备相关的精密化作业、可穿戴健康检测等应用,还需兼具高压电性和柔韧性。目前针对这种耐高温柔性压电材料或薄膜的开发已有报道,但由于制备工艺复杂、匹配条件严苛以及压电性和高温稳定性难以协调等发展难题,导致多数研究仅停留在试验阶段。因此亟待开发一种具有本征耐高温性和高压电性的柔性聚合物,通过简单制备工艺便可实现所制器件优异的压电高温稳定性。目前未有PBI在压电方面的研究报道,但其6.12 D的高偶极矩、420℃的高玻璃化转变温度,让PBI成为最具潜力的耐高温柔性压电聚合物。本文主要采用静电纺丝的方法制得不同电纺参数和不同热处理的PBI纳米纤维膜,研究内容及结论如下:首先,通过对比不同状态下PBI和PVDF的压电输出,证实了PBI的压电热稳定性潜力。后续通过FTIR、XRD测试及偶极矩理论计算,研究了不同状态下PBI薄膜的链结构及分子极性。结果表明:随着PBI从粉末到刮膜再到电纺膜所受牵伸程度的加强,PBI分子内出现了非共面的0-0链接单元通过基团小幅度旋转向更趋近共面排列的规整0-0链接单元的转变,且随着链构象中0-0链接单元的规整度或基团共面性的提高,材料压电性和偶极矩也随之增大。证实了PBI具有通过牵伸获得压电性改善的潜力。其次,运用静电纺工艺制得PBI纳米纤维膜,研究了纺丝液浓度、辊筒转速及纺丝电压对PBI压电及热性能的影响,并通过FTIR、XRD、DSC以及TG进行分析测试。结果显示:在30 wt%/900 rpm/31 k V的电纺参数下,PBI获得最优的压电输出和热稳定性,而这一切都源于更高规整度0-0链接构象的生成,证实了0-0链接构象中基团共面性的提高对材料压电性及热稳定性的促进作用。最后,对不同温度定长热处理后PBI电纺膜的压电及热性能进行了研究,通过FTIR、XRD、DSC、TG及压电测试,发现经250℃热处理后的PBI膜,实现了分子链回旋排列的低能构象到近乎共面排列的高能构象的转变,使材料具有200℃的压电热稳定性,输出电能可直接点亮商用LED,和给电容器充电。研究表明,PBI具有本征的高温稳定性和高压电性,并且具有通过牵伸和热处理获得压电和热性能大幅改善的发展潜力。