【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，山東大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)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(dǎo)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(xué)基金、山東省自然科學(xué)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。