高性能聚合物泡沫结构件在诸多领域特别是航空航天以及军事领域有着迫切的使用需求,聚芳醚腈（PEN）作为一类新型热塑性特种工程塑料,具有高强度、高模量、耐高温、电气绝缘性、自阻燃性、可功能化加工改性特征,是制备高性能泡沫材料的理想基材。然而,特种工程塑料熔融粘度较高普遍需要极高的加工温度,这使其在发泡剂的选择和发泡过程的控制上均受到了极大的限制,几乎无法采用传统的发泡工艺对其进行发泡。目前PEN的研究多集中于合成、分子结构设计以及光电磁等功能材料制备与性能研究,有关PEN泡沫材料的研究鲜少。为了获得高性能聚芳醚腈泡沫,本文采用绿色环保的超临界CO₂发泡技术对聚芳醚腈进行发泡。为了提升超临界流体在聚合物基体中的溶解扩散性质进而提升其可发性,本文从分子设计角度出发以双酚A型聚芳醚腈（BPA-PEN）为模型化合物,合成了高二氧化碳亲和性的双酚AF型聚芳醚腈（BPAF-PEN）树脂,研究了其发泡过程与泡孔结构的调控方法以及分子结构对发泡行为的影响,成功制备了具有纳米尺度的高性能聚芳醚腈泡沫材料。具体研究工作如下:1.首先从分子设计角度出发成功合成了高二氧化碳亲和性的BPAF-PEN,表征其结构。研究了BPAF-PEN的热分解动力学,通过模型拟合法发现BPAF-PEN的热分解过程为两步连串反应,其中第一步为成核生长反应,反应活化能为236.09 k J/mol,第二步为n级反应,反应活化能为232.43 k J/mol。2.其次验证了含氟基的引入显著提高了CO₂在聚合物中的溶解量、扩散系数以及缩短了饱和时间。15 MPa,40℃条件下BPA-PEN的扩散系数1.02×10^-7 cm²/sec,饱和吸附平衡时间600 min,引入含氟基的BPAF-PEN扩散系数为4.27×10^-7 cm²/sec,饱和吸附时间120 min,比前者的扩散系数提高4倍,饱和吸附时间缩短5倍。在40℃,30 MPa条件下,BPAF-PEN聚合物中CO₂溶解量高达17.0277 g/100g聚合物,扩散系数9.86×10^-7 cm²/sec。3.最后采用间歇式发泡法制备了BPA-PEN与BPAF-PEN微孔泡沫,对比研究了发泡条件对两种泡沫泡孔结构与形态的影响,探讨了分子结构与其发泡行为的关系。并进一步通过调控BPAF-PEN薄膜的厚度、压力及温度等参数获得了BPAF-PEN纳米孔泡沫,孔尺寸大小为10 nm-160 nm,泡孔密度为4.40×10¹⁶cells/cm³-2.137×10¹³ cells/cm³。而且15 MPa条件下的微孔泡沫拉伸强度为33.6MPa,而20 MPa条件下的纳孔泡沫拉伸强度为50.8 MPa,提高了51.19%,相比微孔泡沫,纳孔泡沫力学性能显著提高。