聚合物發(fā)泡材料具有優(yōu)異的隔熱保溫性能，然而多孔結(jié)構(gòu)對(duì)可見(jiàn)光的強(qiáng)烈散射導(dǎo)致不透明的特性限制了其在很多場(chǎng)景的應(yīng)用，比如節(jié)能窗戶領(lǐng)域。消除泡孔對(duì)可見(jiàn)光的米氏散射實(shí)現(xiàn)高透明度的光學(xué)特性通常需要將發(fā)泡材料的孔徑減小至40 納米以下。盡管CO2發(fā)泡技術(shù)可以在微米到納米尺度范圍內(nèi)對(duì)泡孔尺寸進(jìn)行較好的調(diào)控，然而較低的成核速率和嚴(yán)重的氣泡聚并限制了其獲得均一且小于40納米的CO2發(fā)泡材料。因此，目前文獻(xiàn)中尚未有高透明度、低霧度聚合物CO2發(fā)泡材料的報(bào)道。
東華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院葉長(zhǎng)懷教授、朱美芳院士團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種制備高透光度、低霧度聚酰亞胺CO2發(fā)泡材料的方法。研究人員以合成的含氟聚酰亞胺聚合物作為發(fā)泡基體，利用含氟聚合物對(duì)CO2的高親和性，顯著提高聚合物基體對(duì)CO2的吸附量，從而極大提高CO2發(fā)泡過(guò)程的氣泡成核速率。同時(shí)，聚酰亞胺分子鏈的剛性結(jié)構(gòu)可以最大限度抑制氣泡生長(zhǎng)過(guò)程的氣泡聚并現(xiàn)象，從而制備具有極小孔徑（平均孔徑<10 nm）的CO2發(fā)泡材料。當(dāng)CO2吸附溫度為-5°C，吸附壓力為15MPa時(shí)，含氟聚酰亞胺的CO2飽和吸附量達(dá)到70 wt%。在這個(gè)條件下，當(dāng)發(fā)泡溫度為160 °C時(shí)，所得的CO2發(fā)泡材料平均孔徑僅為5.8 nm。（圖1）
圖1 (a) 不同吸附溫度和壓力下含氟聚酰亞胺（FPI）的CO2飽和吸收量；(b) FPI泡沫的密度、孔隙率；(c) 平均孔徑；(d) SAXS數(shù)據(jù)擬合結(jié)果；(e) SAXS擬合結(jié)果得出的孔徑分布；(f) SEM圖像統(tǒng)計(jì)得到的孔徑分布；(g1-g4) 使用-5°C、10°C、25°C和40°C CO2吸附溫度制備的FPI泡沫的SEM圖像；(h1-h4) 相應(yīng)的發(fā)泡材料的照片。
圖4 (a) 透明納米泡沫、微米級(jí)不透明泡沫的實(shí)測(cè)熱導(dǎo)率，以及透明納米泡沫的計(jì)算熱導(dǎo)率；(b) 不同孔隙率FPI納米泡沫中由固相和氣相貢獻(xiàn)的計(jì)算熱導(dǎo)率；(c) 放置在玻璃載片上的FPI納米泡沫和無(wú)孔FPI薄膜在 (C1) 50°C、(C2) 100°C、(C3) 150°C 和 (C4) 200°C 時(shí)的紅外熱成像。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adfm.202409498
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