本发明提供一种超薄高晶态的聚酰亚胺及其制备方法和应用，聚酰亚胺的分子结构通式为:聚酰亚胺的制备方法，包括：步骤10)将酐类和胺类研磨混合均匀，进行热聚合反应，得到聚合产物；步骤20)对聚合产物进行提纯后与溶剂混合，进行超声分离；步骤30)取超声分离后的上层悬浊液提纯，得到聚酰亚胺。本发明超薄高晶态的聚酰亚胺及其制备方法和应用，酐类和胺类通过熔融聚合法以及超声分离法制备超薄高晶态的聚酰亚胺，在由熔融聚合法制备得到聚酰亚胺后，使用超声分离法进一步处理得到纳米片，在不影响其结晶度的基础上，减小了其厚度，增大了比表面积。