山东大学王桂龙教授课题组在热塑性弹性体微孔材料领域取得系列新进展

近日，材料科学与工程学院王桂龙教授团队在热塑性弹性体微孔材料的调控制备及其多功能化应用方面取得系列创新性进展。相关研究成果已陆续发表在Advanced Functional Materials、Chemical Engineering Journal、Journal of Cleaner Production等学术期刊。针对热塑性弹性体微孔材料“收缩严重”的制备难题，研究团队提出了梯度泡孔优化、硬段结构设计、分子交联以及超临界流体协同处理等一系列加工方法，开发了能够实现多功能普适化热塑性弹性体微孔材料制备工艺，成功解决了长期困扰行业的关键技术瓶颈。以上成果具有显著的产业化应用前景，均以山东大学为第一完成单位，王桂龙教授为唯一通讯作者。

图1.梯度微孔材料隔热吸声的可视化模拟及抗收缩机理

当前极端寒冷天气频发与可持续发展要求，亟需兼具轻质、隔热、可降解的多功能材料。受自然梯度结构（云杉茎、竹材等）启发，研究团队通过孔径梯度优化调控材料性能，提出了超临界流体预发泡策略，成功制备了多功能可降解梯度微孔材料，并探索了该材料在极端环境防护、噪音控制和高效热管理等领域的广泛应用，相关研究发表在Advanced Functional Materials（2025, 2504560），材料学院博士研究生王召志为第一作者。

图2.热塑性聚酯弹性体微孔材料收缩变形机理

团队还揭示了热塑性聚酯弹性体凝聚态结构在超临界二氧化碳作用下的演变规律及其对发泡行为的影响，探究了材料本征微相分离结构对泡沫收缩行为的调控机制，实现了不同硬段含量热塑性聚酯弹性体泡沫的可控制备。此项研究发表于Chemical Engineering Journal（2025，161191），博士研究生徐兆瑞为第一作者。

图3.分子交联结合超临界流体发泡工艺制备微孔材料示意图

图4.绿色微孔材料泡孔结构三维映射图

针对弹性体微孔材料泡孔结构易收缩而难以实现产业化的问题，提出了一种分子交联与物理发泡工艺相结合的开创性策略，成功开发出具备泡孔抗收缩、高韧性回弹和柔性隔热的多功能绿色微孔材料，广泛适用于鞋材中底、建筑隔离及绿色包装材料等多场景应用；为了克服传统热塑性微孔材料可发性差以及热绝缘性受限的关键难题，团队提出采用结晶诱导形核与开孔结构协同增强泡沫材料，制备了同时具备超低密度、高尺寸稳定性和高热绝缘性能的全降解微孔材料。相关研究发表在Materials & Design（2025, 113895）、ACS Sustainable Chemistry & Engineering（2024, 12, 13231–13243）、Journal of Cleaner Production（2024, 144161）等期刊，博士生王召志为第一作者。

以上研究工作得到国家高层次人才计划项目、国家自然科学基金、山东省自然科学基金以及济南市“高校20条”自主培养创新团队项目等的支持。