Hanbook of Polymeric Foams and Foam Technology pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Hanser Gardner Pubns

作者:Klempner, Daniel (EDT)/ Sendijarevic, vahid

出品人:

页数:584

译者:

出版时间:

价格:$ 259.84

装帧:HRD

isbn号码:9781569903360

丛书系列:

图书标签:

• Polymeric Foams
• Foam Technology
• Polymer Science
• Materials Science
• Foam Properties
• Foam Processing
• Cellular Materials
• Polymer Engineering
• Foam Applications
• Lightweight Materials

现代材料科学前沿：聚合物泡沫与先进发泡技术新论 本书聚焦于聚合物泡沫材料的最新发展、核心制造工艺、结构-性能关系的深入解析，以及其在能源、环境和生物医学等尖端领域的突破性应用。 本书旨在为高分子材料科学家、化学工程师、结构设计人员以及从事新型功能材料研发的工程师和研究人员提供一个全面、深入且具有前瞻性的技术参考和学习平台。 第一部分：聚合物泡沫的基础理论与结构表征 本部分首先回顾了聚合物泡沫材料的基本物理化学原理，包括泡核形成、泡体生长动力学以及最终固化过程中的相分离机制。重点阐述了气泡成核的异相与均相机制，并引入了先进的界面张力调控理论，以指导泡孔结构的设计。 1.1 泡孔结构的多尺度分析： 详细介绍了如何利用先进的成像技术（如同步辐射CT、高分辨率扫描电镜、聚焦离子束剖面技术）对聚合物泡沫的微观结构进行三维重建和定量分析。重点讨论了孔隙率、孔径分布、各向异性以及胞壁（Struts）和结点（Nodes）的形态学参数如何影响宏观力学性能。引入了基于拓扑学和网络科学的泡沫结构拓扑指数分析方法。 1.2 气液界面化学与稳定剂作用： 深入剖析了在发泡过程中，表面活性剂、成核剂和稳定剂（如无机纳米粒子、短链聚合物）在气液界面上的吸附行为和热力学稳定性贡献。阐述了如何通过调控界面性质来控制泡孔的均匀性和防止过早的膜破裂（Coalescence）。探讨了不同类型稳定剂对泡沫材料热解行为的潜在影响。 1.3 热力学与动力学模型： 建立了描述泡沫膨胀过程的扩散模型和粘弹性流变模型。特别是，对聚合物基体在高应变率下的流变特性进行了精细描述，并将这些特性融入到描述泡沫膨胀速率和尺度的耦合模型中。讨论了不同发泡剂（物理发泡剂如CO2、N2、超临界流体；化学发泡剂）的热分解动力学及其对泡孔尺寸分布的影响。 第二部分：先进制造工艺与过程控制 本部分是本书的核心技术章节，系统介绍了从传统到前沿的聚合物泡沫制造技术，强调了高精度、可控性和可放大性。 2.1 超临界流体发泡技术（SCF Foaming）： 详细解析了利用超临界二氧化碳（scCO2）和超临界氮气作为物理发泡剂的挤出、注塑和浸渍工艺。重点讲解了“压力诱导相分离”（Pressure-Induced Phase Separation, PIPS）机制在聚合物熔体中的应用。探讨了如何通过精确控制温度、压力和停留时间曲线来设计具有梯度孔隙结构（Gradient Porosity）的泡沫材料，以实现定向传热或传质。 2.2 反应性发泡与原位聚合： 阐述了通过化学反应（如环氧树脂的固化反应、聚氨酯的异氰酸酯-多元醇反应）同时产生气体的发泡过程。侧重于控制反应速率与气体产生速率之间的平衡，以获得高强度的闭孔泡沫。引入了光引发和电子束引发的快速固化发泡技术在薄膜和涂层领域的应用。 2.3 增材制造（3D Printing）中的泡沫结构设计： 探讨了如何利用增材制造技术（如选择性激光烧结SLS、熔融沉积建模FDM）来构筑具有预定义几何结构的晶格状或点阵状泡沫（Lattice Foams）。重点分析了支撑材料的去除、层间粘接强度以及复杂拓扑结构对泡沫材料整体力学性能的重塑作用。 2.4 纳米增强与复合泡沫的制备： 介绍了将纳米填料（如碳纳米管、石墨烯、粘土纳米片、无机氧化物颗粒）均匀分散到聚合物基体中，用于增强泡壁强度和提高阻燃性能。讨论了纳米填料对发泡成核效率和气泡间歇壁强度的协同效应。 第三部分：结构性能关系与功能化应用 本部分将理论与实践相结合，深入探讨聚合物泡沫材料的特定功能化性能的实现机制，及其在关键工业领域中的应用。 3.1 机械性能的优化与失效分析： 详细分析了闭孔与开孔泡沫在压缩、拉伸和冲击载荷下的本构关系。阐述了能量吸收机制，包括胞壁的屈曲（Buckling）、折叠（Folding）和断裂。引入了新型的“自修复”聚合物泡沫体系，通过可逆化学键或微胶囊修复剂实现损伤的局部恢复。 3.2 隔热与吸声性能： 探讨了热量在泡沫结构中的三种主要传递方式（传导、对流、辐射）及其在不同孔隙结构下的贡献。强调了超低密度、高均匀性泡沫在实现卓越热绝缘性能（低导热系数）中的关键作用。在吸声方面，分析了泡沫的声阻抗匹配特性，并介绍了如何设计具有特定声学孔隙结构的吸声板材。 3.3 多孔介质在分离与催化中的应用： 阐述了高比表面积泡沫作为反应器载体或膜分离介质的潜力。分析了气体在泡沫通道中的流动特性（达西定律与非线性流动）。探讨了在泡沫结构中集成催化活性位点（如贵金属纳米颗粒固定化）以提高反应效率的策略。 3.4 生物医学与组织工程支架： 聚焦于可降解聚合物（如PLA, PGA）制备的生物相容性泡沫。详细讨论了孔隙率和互联性对细胞迁移、营养物质输送和血管化过程的影响。介绍了通过电纺结合发泡技术制备仿生细胞外基质（ECM）支架的最新进展。 第四部分：可持续发展与未来展望 本部分关注环境友好型发泡技术以及聚合物泡沫的生命周期管理。 4.1 生物基与可回收聚合物泡沫： 探讨了利用淀粉、纤维素、聚乳酸（PLA）等生物基原料制备高性能泡沫的挑战与机遇。分析了化学回收和物理回收过程中，泡沫结构完整性对二次利用材料性能的影响。 4.2 阻燃与环境安全： 综述了新型无卤阻燃剂在聚合物泡沫中的应用，重点研究了阻燃剂的引入对发泡过程的干扰以及对泡沫力学性能的负面影响。强调了实现高阻燃性能与低烟密度之间的平衡。 4.3 智能与响应性泡沫： 展望了具有环境响应性（如温敏、湿敏、pH响应）的聚合物泡沫，这些材料可用于智能传感、药物缓释或自适应隔热领域。 本书结构清晰，内容详实，不仅提供了扎实的理论基础，更结合了大量实例和前沿研究成果，是深入理解和创新聚合物泡沫技术不可或缺的工具书。

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