超臨界流體既有氣體壓縮或膨脹性質，又有液體流動性和熱傳導性能，也可通過壓力調節流體的性質。

由于CO2的臨界溫度比較低（364.2K），臨界壓力也不高（7.28MPa），無毒無臭無公害，所以在實際操作中常使用CO2超臨界流體。

其發泡過程可以分為 4個階段，分別為：

(1) 使超臨界流體進入聚合物基體中，達到飽和狀態，形成聚合物/氣體均相體系;

(2)溫度驟升或壓力驟降使均相體系內的氣體達到過飽和狀態，即熱力學不穩定狀態，從而引起氣泡成核;

(3)氣體快速擴散入氣泡核中，泡孔逐漸長大;

(4)快速降溫，完成泡孔結構的定型。      

發泡原理示意圖

超臨界發泡技術是近20年快速發展起來的制備微孔塑料最有效方法，這里的微孔結構類似爆米花結構。近年來，在各大領域都有了廣泛的應用。

超臨界發泡成型技術是一種物理發泡成型技術，同時也是一種微孔發泡成型技術，通常可以將孔徑控制在0.1-10μm，泡孔密度一般為10⁹～10¹⁵個/cm³。

 

 

（1）當材料中的泡孔小于該材料零件的內部缺陷時，材料的強度并不會因為泡孔的存在而降低；

（2）微孔的存在使得材料中的裂紋尖端被鈍化，防止裂紋在應力作用下的擴展，從而改善材料的機械性能。

微孔塑料不僅具有一般發泡材料的一些獨特性能，而且與傳統發泡材料相比還具有優秀的機械性能，孔的存在減少了相同體積下材料的用量，可以減少塑料制件的重量和節省材料，表現出高性價比如材料沖擊強度和耐疲勞性的5倍，密度降低5%-90%。

 

主要應用案例——

鞋材

超臨界發泡成型技術逐漸成為鞋材領域的“黑科技”勢力，慢慢的推向市場，應用超臨界發泡工藝的TPU鞋材回頭率高達99%，屬實是王者中的王者！

經過加壓加熱預處理后，原來5毫米大小的顆粒可以像爆米花一樣膨脹。在這個過程中，內含微型密閉氣泡的橢圓形微球的體積將增大10倍。

這些密閉氣泡能夠賦予發泡微球以優異的彈性和需要的回彈效果，防震效果極佳。

 

交通工具

超臨界發泡材料應用于汽車內飾、軌道交通等領域，有其獨特的優勢：

1） 無VOC，無任何異味，徹底解決氣味問題；

2） 輕量化，密度可低至30Kg/m3，可為整車減重;

3） 輕質高強，綜合力學性能優于傳統發泡材料；

4） 非交聯，可再回收利用；

5） 優異的隔熱、減震、防水、隔音性能。 

超臨界發泡材料在汽車上的應用

新能源電池

超臨界發泡POE應用于新能源電池隔熱墊片，主要起到補償裝配公差和隔熱緩沖的作用。同時還具有質量輕，密度低，蠕變性能好，耐化學腐蝕，耐電壓擊穿，熱穩定性能好等優良性能。

超臨界發泡POE應用于新能源電池隔熱墊片

5G行業應用

超臨界發泡PP應用于5G天線罩，其高強度，滿足了抗風要求以及滿足戶外10年以上的抗光氧老化要求，表面不掛水，表面具有類似荷葉表面的超疏水層。 

超臨界發泡PP應用于5G天線罩

日常消費

 

 

 

超臨界發泡TPE應用于瑜伽墊

 

近年來，隨著我國風電機組技術的不斷提高和風電裝機規模的穩步增長，直接帶來了成本的降低。昔日昂貴的能源，但是如今變成許多地方價格最低的一種新能源。我國也在2020年到2022年取消風電行業補貼。相信在未來超臨界發泡材料將會應用到更多領域！