全氘代聚合物泡沫作为一类特种聚合物材料,不仅具有常规聚合物泡沫材料所具有的微孔形貌和良好的物理化学、机械力学等性能,而且还具有独特的同位素效应,以及非常高的氘代率等特征,且无放射性,因而在激光惯性约束聚变(Initial Confinement Fusion,ICF)热核靶材料,以及低损耗塑料光纤材料等研究领域中具有十分广泛的应用前景。本文根据中国工程物理研究院激光聚变研究中心在ICF物理实验用靶研究中的实际需要,利用现有试剂和实验研究条件,通过对聚合物溶液的相分离过程进行研究,提出了利用聚合物溶液的热致相分离原理和冷冻干燥技术相结合的方法来制备全氘代低密度聚苯乙烯泡沫的工艺技术路线,并对制备的全氘代低密度聚苯乙烯泡沫进行了表征和性能研究。通过对不同氘代聚苯乙烯溶液体系相分离过程进行的计算机模拟定性分析,以及不同的分析测试方法,如扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、压汞法以及比表面积法(BET)等对采用不同溶剂体系所制备泡沫的结构分析,确定了制备氘代低密度聚苯乙烯泡沫的溶剂体系,即体积比为44/56的二噁烷/环己烷体系。同时,还对制备氘代低密度聚苯乙烯泡沫的一些相关条件进行了分析,结果表明:制备过程中冷却速率大于100℃/min时,有利于均匀网状结构泡沫的形成;采用单轴冷却方式可以减小由于溶液中心处和外围处的温度差而引起的热应力对泡沫形貌的影响;氘代聚苯乙烯分子量及其分布对于泡沫的形貌结构没有明显的影响,但对于超低密度(低于0.01 g/cm3)泡沫,其氘代聚苯乙烯的分子量应该大于30万。此外,通过核磁共振(1H-NMR)对制备过程中影响最终泡沫材料氘代率的因素进行了研究,结果表明除了在合成氘代聚<WP=3>苯乙烯中引入的非氘代引发剂(仅为~0.4%)和非氘代封端基对氘代率有一定影响外,非氘代溶剂及其它因素对最终氘代率均无明显影响。以分子量为25万,分散度为3的氘代聚苯乙烯为原料,采用上述方法制得了氘代聚苯乙烯泡沫。其密度为0.02 g/cm3~0.2g/cm3,平均孔径为0.2μm～1μm,氘代率大于98%,泡沫具有各向同性,孔径比较均匀,呈网络状开放结构。采用差式扫描量热法(DSC),动态机械性能分析仪(DMA),及万能材料机等分析测试方法对制得的氘代低密度聚苯乙烯泡沫的热性能和力学性能进行了表征分析。结果表明:1)泡沫玻璃化温度在100℃-120℃,裂解温度在400℃左右;2)在50℃-100℃之间和一定作用力下,泡沫存在不可逆的形变;3)室温下(22℃),随着密度增大,泡沫弹性模量增大,损耗因子减小;在泡沫密度为20 mg/cm3-160 mg/cm3时,弹性模量为2MPa-10MPa,屈服强度为0.01MPa-0.12MPa,破裂形变为5%-35%。通过本论文的研究,建立了以热致相分离原理和冷冻干燥技术相结合的全氘代低密度聚苯乙烯泡沫材料的制备方法,制得了满足实际需要的全氘代聚合物泡沫材料。不仅为我国ICF高增益靶的研制提供了新的思路和途经,也为其它应用领域的全氘代聚合物泡沫材料的研究奠定了基础。