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聚酰亚胺是一类具有耐高温、耐腐蚀、机械性能优良、介电性能良好的高能材料，已经应用于航空航天、电子、运输工业。近些年，随着高科技飞速发展，作为良好的湿度敏感材料，聚酰亚胺已被广泛应用于现代工业。电容型湿度传感器中，湿敏薄膜作为绝缘介质放在平行板电容器中间，使其具有响应速度快、灵敏度高、输出范围宽、湿滞误差小，温度特性和长期稳定性好等特点。由于聚酰亚胺的电容是环境湿度的函数，因此检测电容的变化以确定环境湿度。聚酰亚胺薄膜的水蒸气渗透性是湿敏传感器比较重要的参数之一。水蒸汽渗透性高的薄膜可以与环境湿度快速达到平衡，从而提高传感器灵敏度，降低迟滞效应。为了提高聚酰亚胺薄膜的水蒸汽渗透性，三氟甲基基团被引入聚酰亚胺主链。然而，针对湿敏传感器，引入三氟甲基对水蒸气透过性能并无明显改善。本论文中，为了提高聚酰亚胺薄膜的水蒸气透过性，引入位阻大的大体积二苯基芴基团，这种结构具有良好的空间延展性，使得自由体积增大，阻碍了分子链间的紧密堆积，有利于水蒸气的透过，并且降低材料的吸湿率。聚酰胺酸的特性黏度在0.348-0.904g/dl之间。聚酰亚胺薄膜玻璃化转变温度在209.74-288.49℃之间，氮气氛围下5％热失重温度在473.87-538.07℃之间。薄膜的拉伸强度在96-122MPa之间，杨氏模量在2.8-3.6GPa之间，吸水率在0.14％-1.08％,水蒸汽透过率在1.02-9.80g/h·m2。以上表征结果表明含2个三氟甲基基团且结构对称的二胺单体与BPDA缩聚得到的PI的水蒸汽透过性良好，并且9，9-双[4（2-三氟甲基-3-硝基苯氧基）苯基]芴(BFAPH)与6FDA缩聚得到的PI的水蒸汽透过性最好。 其次，对于航空、航天应用，需要大表面积和高孔径率的材料，气凝胶是非常小的孔径和大的内表面积的高度多孔固体，使其成为热绝缘体、催化剂载体、过滤设备的优秀候选者。近期报道的聚酰亚胺气凝胶是由末端为酸酐的聚酰胺酸低聚物与交联剂八（氨基苯基）倍半硅氧烷(OAPS)或1，3，5-三氨基苯氧基苯(TAB)交联，而后室温下加入八倍过量的乙酸酐和吡啶实现聚酰亚胺的亚胺化和凝胶化。本论文合成了新的交联剂2，2，7，7-四氨基-9，9-螺双芴，由此交联剂制得的聚酰亚胺气凝胶经二氧化碳超临界干燥，制得的聚酰亚胺气凝胶密度低至后将凝胶超临界干燥以形成密度低至0.11g/cm3，其表面积高达584.92m2/g，这些气凝胶均适合用于高温绝缘体，玻璃化转变温度范围为230-310℃，氮气氛围中其5％的热失重温度高于520℃。 本论文从分子设计角度出发，分别对聚酰亚胺水蒸气透过性能进行改进与高温气凝胶聚酰亚胺材料制备两方面对聚酰亚胺功能化进行研究，分别获取了良好的感湿性薄膜和性能较优良的聚酰亚胺气凝胶，对聚酰亚胺的实用化起到了推进作用。