聚合物泡沫材料由于具有轻质、缓冲减震、比强度高、隔音隔热性能好、能量吸收性能好以及易加工等优异的性能,因此广泛应用于日常生活、交通运输、建筑业、航空航天以及军事等诸多领域。其所具有的优异性能除了受聚合物基体本身性质的影响外,泡孔的结构和形态对其也有很大的影响。通常,具有“蜂窝状”泡孔结构的聚合物泡沫的泊松比为正值,目前对这类泡沫材料的研究已较为成熟。随着现代科学技术的进步,人们对于聚合物泡沫材料的研究已经不仅仅局限于已有的常规泡沫,新型并具有特殊性能的功能性聚合物泡沫材料逐渐成为人们研究的重点。聚合物胀大泡沫是一类具有负泊松比的特殊泡沫材料,它的泡孔结构不同于常规泡沫的“蜂窝状”结构,而是一种独特的“凹角”结构。这种独特的结构使得聚合物胀大泡沫除具有聚合物泡沫材料的常规性能外,还具有剪切模量高、断裂韧性好、屈服强度高、耐缺口性好、能量吸收性能好、回弹韧性好等优异的性能,因此在运动防护装置、航空航天、汽车、生物医学和软体机器人等诸多领域具有广阔的应用前景。随着研究的深入,发现聚合物胀大泡沫除了具有优异的力学性能外,其独特的“凹角”结构会赋予材料一些特殊的功能性或者会对材料的一些特殊性能具有进一步提高的作用。目前所报道的制备聚合物胀大泡沫的方法,或制备过程复杂,或需要高压、真空条件,或所制备的聚合物胀大泡沫只在较小的形变量下才具有负泊松比值。更为重要的是,所提出的制备方法都是以聚合物泡沫为基体材料,采用不同的处理方法来实现泡沫的泡孔结构由“蜂窝状”结构转变为“凹角”结构,而非将聚合物树脂直接制备成胀大泡沫。这不仅造成了聚合物胀大泡沫的制备效率低下,并且其性能的可设计范围也严重受限。因此,如何简单而高效的制备聚合物胀大泡沫并对其进行功能化成为了研究热点,这将为聚合物胀大泡沫的功能化和实际应用提供更多的可能性,具有重要的科学意义和应用价值。本论文从制备聚合物胀大泡沫以及对其进行功能化的角度出发,针对目前制备聚合物胀大泡沫的方法中存在的问题,提出了两种新型的制备方法,并对功能化后的聚合物胀大泡沫的形状记忆性能和电磁屏蔽性能进行了研究。具体研究内容如下:1.建立了一种基于蒸汽渗透冷凝（Steam Penetration and Condensation,SPC）过程的制备闭孔聚合物胀大泡沫的新方法—蒸汽渗透冷凝法,将闭孔正泊松比聚合物泡沫成功的转化为了胀大泡沫。以闭孔聚乙烯（PE）泡沫为例,经过SPC处理的泡沫在拉伸和压缩测试中均具有负的泊松比值。研究了水蒸汽处理温度和时间对胀大泡沫转化效率的影响,并对SPC法形成“凹角”结构的机理进行了讨论。研究结果表明,在SPC过程中,泡沫发生负泊松比转化的关键因素包括水蒸汽通过泡孔壁的渗透率、水蒸汽冷凝引起的泡孔内外压力差、泡沫收缩阶段的变形能力,以及最终冷却阶段保持泡沫“凹角”结构的定型能力。其中,由水蒸汽冷凝引起的压力差是实现由闭孔正泊松比聚合物泡沫向胀大泡沫转化的驱动力。实验中通过用闭孔聚氯乙烯（PVC）泡沫代替PE泡沫以及用乙醇蒸汽代替水蒸汽的方法,证明了 SPC方法的普适性。此外,还探索了通过SPC法制备的胀大泡沫在形状记忆高分子材料中的潜在应用。2.聚合物胀大泡沫的制备通常是通过对常规聚合物泡沫进行转化,直接由聚合物树脂来制备仍是一个挑战。我们提出了一种直接将聚合物树脂制备成胀大泡沫的方法—CO2发泡原位转化法。该方法是基于水的相变和CO2发泡剂与空气渗透速率的差异在发泡过程中的协同作用,绿色环保,突破了由聚合物树脂直接制备胀大泡沫的瓶颈。采用CO2发泡原位转化法成功地将尼龙弹性体（NE）制备成了胀大泡沫,所制备的胀大泡沫的最小泊松比值为-1.29,其具有良好的拉伸循环稳定性和能量吸收性能。研究了发泡方式以及发泡条件对胀大泡沫的影响,并对胀大泡沫的形成机理进行了讨论。此外,证明了闭孔胀大泡沫与正泊松比泡沫之间的转变是可逆的,这为可逆地调整聚合物发泡材料的性能和形状提供了机会。进一步对CO2发泡原位转化法的普适性进行了研究,发现该方法同样适用于其他热塑性聚合物,为今后设计和制备多功能胀大泡沫材料奠定了基础。3.采用3D打印制模、浇注成型和盐沥滤致孔相结合的方法制备了硅橡胶/聚乳酸（SR/PLA）胀大形状记忆复合泡沫。该泡沫材料具有优异的形状回复性能,在一定程度上解决了胀大泡沫材料在发生大的形变后无法回复的问题。研究了SR硬度、SR与PLA的比例对复合材料形状记忆性能的影响。对SR/PLA胀大复合泡沫的形状记忆性能进行了研究,并对其形状记忆效应机理进行了分析。实验中对SR/PLA胀大复合泡沫的温度稳定性进行了考察,研究发现其具有优异的温度稳定性,在经过加热及冷冻处理后其形状固定率和形状回复率几乎没有发生变化。更为重要的是高温加热处理并没有改变SR/PLA胀大复合泡沫的泊松比值,也就是说该复合泡沫具有泊松比值高温不变性,这打破了传统的聚合物胀大泡沫在经过高温加热后泊松比值会变大甚至变为正值的现象,在今后设计和制备具有泊松比值高温不变性的胀大泡沫材料方面具有一定的指导意义。此外,对比了正、负泊松比SR/PLA复合泡沫的压缩性能,研究结果表明相较于具有相似密度的正泊松比SR/PLA复合泡沫,所制备的SR/PLA胀大复合泡沫具有更小的压缩力和更低的压缩模量。这意味着在同样的形变量下,胀大复合泡沫会对作用于它的物体产生更小的反作用力,并且由于SR和PLA都具有较好的生物相容性,SR/PLA胀大复合泡沫在假肢内衬套等人体缓冲材料领域具有广阔的应用前景。4.采用浸涂、超声浸渍以及三轴压缩-加热的方法制备了聚氨酯/聚多巴胺/石墨烯（PU/PDA/GR）胀大复合泡沫。由开孔PU1泡沫制备的泊松比值为-2.36的PU1/PDA/GR胀大复合泡沫的电磁屏蔽值达到了59.75 dB,是同样GR添加量的正泊松比复合泡沫的8.9倍。首次探究了胀大泡沫的电磁屏蔽性能与不同形态的“凹角”泡孔结构之间的关系,并采用负泊松比的绝对值来定量的描述所制备胀大泡沫的“凹角”结构的差异。研究结果表明,负泊松比的绝对值越大,复合泡沫的电磁屏蔽性能越好。在该体系中,吸收电磁屏蔽效率高、“凹角”结构的存在是胀大复合泡沫具有高电磁屏蔽性能的两个关键性因素。此外,对胀大复合泡沫的电磁屏蔽性能的可调控性进行了研究,发现通过简单的加热处理即可调节胀大泡沫的电磁屏蔽性能,表明所制备的胀大复合泡沫在未来可作为一种温度调控型电磁屏蔽材料使用。