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华东理工大学赵玲教授团队《Polym. Rev.》综述:微波辅助聚合物物理发泡

华东理工大学赵玲教授团队《Polym. Rev.》综述:微波辅助聚合物物理发泡 高分子科技
2024-07-03
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导读:微波技术在泡沫制备领域的创新为聚合物的物理发泡开辟了一条更为“神奇”的道路...
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在当前的环境下,清洁能源和高效能源利用已经成为全球范围内的关注焦点。微波技术作为一种潜在的替代能源来源,不仅可以降低制备聚合物泡沫所需的能源消耗,还可以减少对传统化石能源的依赖,从而降低碳排放并促进可持续发展。因此,通过深入研究微波技术在聚合物泡沫制备中的应用,有望为推动清洁能源技术的发展,以及为聚合物材料领域的可持续发展做出贡献。


在过去的二十年里,微波技术在聚合物物理发泡领域的应用经历了巨大的进步。传统的聚合物泡沫制备过程通常依赖于传热加热,这不仅导致了温度梯度的产生,还消耗了大量的时间和能源。然而,微波辅助的物理发泡技术却以其独特的简便、快速、成本效益高等优势,吸引了广泛的关注。这种简单而高效的方法不仅为聚合物泡沫的制备提供了新的途径,同时也将微波能作为一种可替代的清洁能源引入到了聚合物材料领域。



鉴于此,华东理工大学赵玲教授团队近期在高分子领域顶级期刊《Polymer Reviews》上发表题为“Microwave-assisted Physical Foaming of Polymers: A Review”的综述文章。本论文详细介绍了微波加热机制,为微波与材料相互作用提供了深入的理论基础。同时,对微波辅助的间歇发泡、发泡烧结一体化、蒸汽发泡、盐浸出发泡和3D打印等物理发泡过程进行了综述和简要比较(见图1),并与传统的发泡技术进行了深入对比以评估微波辅助发泡技术的创新优势。最后,深入分析了微波辅助发泡技术的现有缺陷,提出了独特而富有前瞻性的观点。

1 微波辅助聚合物物理发泡方案


先进的外场强化技术正在推动现代化学工业的进步,越来越多的材料制备过程现在都纳入了这些技术。其中,微波场强化聚合物发泡因其优越的加热效率和均匀的温度分布而成为一项极具前景的研究方向。这项技术为解决化学工业中高污染、高能耗和低产值等挑战提供了新的解决方案和研究途径,从而为可持续聚合物工艺的追求注入了新的动力。

2 微波辅助间歇发泡

3 微波辅助发泡烧结一体化

4 微波辅助蒸汽发泡

5 微波辅助盐浸出发泡

6 微波辅助3D打印发泡


考虑到绿色化学的要求,微波辐射相对于传统加热而言,被视为首选的能源来源。利用物理技术制备聚合物泡沫不仅可以显著减轻化学发泡剂对环境的不利影响,同时微波辅助还能提升泡沫的制备效率和结构稳定性。在过去的两十年间,微波场辅助物理发泡技术在生产多样化泡沫材料方面取得了显著进展。现代微波加热设备能够精细调节温度和功率,从而轻松控制发泡过程。微波技术在泡沫制备领域的创新为聚合物的物理发泡开辟了一条更为“神奇”的道路,然而,不可否认的是,将微波技术应用于聚合物的物理发泡仍然是一个具有挑战性的领域。尽管如此,这一领域的进一步发展潜力依然巨大,为未来的突破性发现提供了丰富的机遇。

针对微波辅助聚合物物理发泡领域,该团队前期已做了广泛探索,相关成果已发表在Chem. Eng. J., 2024,481, 148402; Compos. Commun., 2024, 48, 101925; Chem. Eng. Sci., 2023,281, 119110。本论文第一作者是华东理工大学化工学院2021级博士研究生钟文宇,通讯作者为华东理工大学化工学院赵玲教授陈弋翀博士后

原文链接:

https://doi.org/10.1080/15583724.2024.2372492


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