近日，山東大學材料科學與工程學院王桂龍教授團隊在熱塑性彈性體微孔材料的調(diào)控制備及其多功能化應(yīng)用方面取得系列創(chuàng)新性進展。相關(guān)研究成果已陸續(xù)發(fā)表在Advanced Functional Materials、Chemical Engineering Journal、Journal of Cleaner Production等學術(shù)期刊。針對熱塑性彈性體微孔材料“收縮嚴重”的制備難題，研究團隊提出了梯度泡孔優(yōu)化、硬段結(jié)構(gòu)設(shè)計、分子交聯(lián)以及超臨界流體協(xié)同處理等一系列加工方法，開發(fā)了能夠?qū)崿F(xiàn)多功能普適化熱塑性彈性體微孔材料制備工藝，成功解決了長期困擾行業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。以上成果具有顯著的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景，均以山東大學為第一完成單位，王桂龍教授為唯一通訊作者。
圖1. 梯度微孔材料隔熱吸聲的可視化模擬及抗收縮機理
當前極端寒冷天氣頻發(fā)與可持續(xù)發(fā)展要求，亟需兼具輕質(zhì)、隔熱、可降解的多功能材料。受自然梯度結(jié)構(gòu)（云杉莖、竹材等）啟發(fā)，研究團隊通過孔徑梯度優(yōu)化調(diào)控材料性能，提出了超臨界流體預(yù)發(fā)泡策略，成功制備了多功能可降解梯度微孔材料，并探索了該材料在極端環(huán)境防護、噪音控制和高效熱管理等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，相關(guān)研究發(fā)表在Advanced Functional Materials（2025, 2504560），材料學院博士研究生王召志為第一作者。
圖2. 熱塑性聚酯彈性體微孔材料收縮變形機理
團隊還揭示了熱塑性聚酯彈性體凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)在超臨界二氧化碳作用下的演變規(guī)律及其對發(fā)泡行為的影響，探究了材料本征微相分離結(jié)構(gòu)對泡沫收縮行為的調(diào)控機制，實現(xiàn)了不同硬段含量熱塑性聚酯彈性體泡沫的可控制備。此項研究發(fā)表于Chemical Engineering Journal（2025，161191），博士研究生徐兆瑞為第一作者。
圖3. 分子交聯(lián)結(jié)合超臨界流體發(fā)泡工藝制備微孔材料示意圖
圖4. 綠色微孔材料泡孔結(jié)構(gòu)三維映射圖
針對彈性體微孔材料泡孔結(jié)構(gòu)易收縮而難以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的問題，提出了一種分子交聯(lián)與物理發(fā)泡工藝相結(jié)合的開創(chuàng)性策略，成功開發(fā)出具備泡孔抗收縮、高韌性回彈和柔性隔熱的多功能綠色微孔材料，廣泛適用于鞋材中底、建筑隔離及綠色包裝材料等多場景應(yīng)用；為了克服傳統(tǒng)熱塑性微孔材料可發(fā)性差以及熱絕緣性受限的關(guān)鍵難題，團隊提出采用結(jié)晶誘導形核與開孔結(jié)構(gòu)協(xié)同增強泡沫材料，制備了同時具備超低密度、高尺寸穩(wěn)定性和高熱絕緣性能的全降解微孔材料。相關(guān)研究發(fā)表在Materials & Design（2025, 113895）、ACS Sustainable Chemistry & Engineering（2024, 12, 13231–13243）、Journal of Cleaner Production（2024, 144161）等期刊，博士生王召志為第一作者。
以上研究工作得到國家高層次人才計劃項目、國家自然科學基金、山東省自然科學基金以及濟南市“高校20條”自主培養(yǎng)創(chuàng)新團隊項目等的支持。
來源：山東大學
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