如果你最近買(mǎi)過(guò)一雙高端跑鞋，大概率看到過(guò)這樣的產(chǎn)品描述：“中底采用超臨界發(fā)泡工藝”。從阿迪達(dá)斯標(biāo)志性的“爆米花”Boost（標(biāo)題圖）到耐克的ZoomX，再到安踏的氮科技，這些讓運(yùn)動(dòng)員跑得更快、跳得更高的鞋中底，背后都藏著同一個(gè)秘密——超臨界發(fā)泡。

標(biāo)題圖：©互聯(lián)網(wǎng)

但這項(xiàng)技術(shù)的神奇之處，遠(yuǎn)不止讓鞋底更彈，它正從跑鞋中底殺入汽車座椅、建筑隔熱層甚至醫(yī)療器械等領(lǐng)域，更因生物基材料的加入，成為碳中和賽道的“頂流選手”。本文將帶您解碼超臨界發(fā)泡技術(shù)的本質(zhì)，并揭示其在生物基材料與可持續(xù)創(chuàng)新中的驚人突破。

超臨界發(fā)泡：一個(gè)讓氣體“修仙”的神奇工藝  

想象一下，把二氧化碳（CO₂）或氮?dú)猓∟2）加熱加壓到臨界點(diǎn)（CO₂為31℃溫度、74 bar壓力）以上，讓它變成一種介于氣體和液體之間的超臨界流體（Supercritical Fluid）。這時(shí)候，它兼具氣體擴(kuò)散性和液體溶解力，既能像氣體一樣滲透進(jìn)塑料，又能像液體一樣溶解材料，簡(jiǎn)直是化工界的“修仙大成”（圖1）。

圖 1：超臨界發(fā)泡工藝流程 © 互聯(lián)網(wǎng)

超臨界發(fā)泡（Supercritical Foaming, SCF），就是利用這種“半氣半液”的狀態(tài)，讓氣體均勻分散在塑料里形成溶膠，再突然泄壓，誘導(dǎo)氣體迅速析出，讓材料內(nèi)部爆出無(wú)數(shù)的微米級(jí)氣泡，形成輕量化、高彈性的泡沫結(jié)構(gòu)材料。
 
超臨界發(fā)泡的“超能力”

為什么超臨界發(fā)泡比傳統(tǒng)發(fā)泡更牛？因?yàn)樗苜x予材料以輕量化、高回彈與能量反饋的“超能力”：

◆ 能夠制造出孔徑極?。?.1-10μm）且分布均勻的泡孔結(jié)構(gòu)，使材料密度更低，重量更輕，令跑鞋重量進(jìn)入“180克時(shí)代”。例如，Nike的ZoomX中底材料，采用PEBAX超臨界發(fā)泡技術(shù)，其密度可控制在0.1g/cm³以內(nèi)，比傳統(tǒng)EVA材質(zhì)輕45%。
◆ 孔隙率可控，實(shí)現(xiàn)納米級(jí)至微米級(jí)的高精度制造。
◆ 發(fā)泡出的產(chǎn)品具有優(yōu)異的彈性、回彈力和抗冷性能，如彈性提升30%以上。像ZoomX中底，能量回饋率最高可達(dá)85%，助力運(yùn)動(dòng)員觸地即彈，并且材料在低溫下也能保持彈性。
◆ 是一種物理發(fā)泡成型技術(shù)，不用化學(xué)發(fā)泡劑，避免有毒化學(xué)試劑殘留（比如VOCs），更加綠色環(huán)保。  
◆ 可回收。許多SCF材料能直接回爐再造，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)。  

材料與裝備：SCF產(chǎn)業(yè)鏈的升級(jí)進(jìn)行時(shí)

如果說(shuō)SCF是一把鑰匙，那么打開(kāi)這扇門(mén)的，是材料與設(shè)備的雙重突破。

超臨界發(fā)泡的材料選擇，決定了它的性能天花板。EVA（乙烯-醋酸乙烯酯）、TPU（熱塑性聚氨酯）、TPEE（熱塑性聚酯彈性體）、PEBA（聚醚嵌段酰胺）等傳統(tǒng)石油基塑料是基礎(chǔ)款。而近年來(lái)興起的PLA（聚乳酸）、PHA（聚羥基脂肪酸酯）、rPET（回收PET）等生物基與再生材料也開(kāi)始登上SCF舞臺(tái)。這些材料雖然加工難度更大，但在環(huán)保政策驅(qū)動(dòng)下，也正邁向主流，為SCF技術(shù)貼上了一張綠色標(biāo)簽。

萬(wàn)華化學(xué)推出的生物基發(fā)泡熱塑性聚氨酯（ETPU），將玉米淀粉等可再生資源轉(zhuǎn)化為聚酯多元醇，使中底碳足跡降低40%。2024年，安踏推出的“氮科技”中底便采用該材料，在保持與阿迪達(dá)斯Boost同等回彈性能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)原料端減碳。

蘇州申賽新材料公司用回收PET瓶片制備超臨界發(fā)泡鞋底，通過(guò)分子鏈重組技術(shù)，讓廢舊塑料的抗撕裂強(qiáng)度提升50%。2025年，李寧與申賽合作的“?（bèng）科技”跑鞋，鞋底中再生材料占比達(dá)30%，且成本僅比傳統(tǒng)EVA高15%。

超臨界發(fā)泡材料通過(guò)不同的加工技術(shù)，被制成各種高性能的發(fā)泡產(chǎn)品。SCF工藝已形成“三大流派”：

◆ 珠粒發(fā)泡：將塑料顆粒放入高壓釜，通入超臨界流體溶脹后泄壓成型，適合制造中底、瑜伽墊等塊狀產(chǎn)品。
◆ 片材發(fā)泡：通過(guò)模壓工藝將流體注入聚合物片材，形成厚度可控的泡沫層，常用于汽車內(nèi)飾、運(yùn)動(dòng)護(hù)具。
◆ 注塑+模壓發(fā)泡：先注塑出鞋底胚模，再二次發(fā)泡放大體積，兼顧精度與效率，特步“動(dòng)力巢X”中底即采用此工藝。

珠粒發(fā)泡技術(shù)由于其可制備高倍率、形狀復(fù)雜的聚合物發(fā)泡制品而備受關(guān)注。江蘇越升公司在超臨界擠出發(fā)泡成套裝備的研制方面頗有經(jīng)驗(yàn)，其自主開(kāi)發(fā)的聚乳酸發(fā)泡珠粒（EPLA, expanded PLA）的技術(shù)包括珠粒生產(chǎn)線、原料配方以及蒸汽模壓成型工藝，成功制備出密度20-200g/L的EPLA。將生物可降解聚合物的應(yīng)用推廣到發(fā)泡珠粒領(lǐng)域，可替代EPS、EPP等產(chǎn)品用于家電、食品、電子以及奢侈品等包裝、汽車輕量化領(lǐng)域。

中國(guó)注塑機(jī)龍頭企業(yè)伊之密公司開(kāi)發(fā)了FoamPro微發(fā)泡方案，該技術(shù)基于MuCell微發(fā)泡工藝，采用超臨界流體（如N2或CO₂）注入塑料熔體，形成微孔結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)減重、降低鎖模力、縮短成型周期等優(yōu)勢(shì)。此技術(shù)已成功應(yīng)用于汽車、家電、包裝等領(lǐng)域，并針對(duì)全降解材料（如PLA）的成型難題提供了解決方案。KraussMaffei公司也在2023年推出了適用于生物基材料的SCF專用生產(chǎn)線，進(jìn)一步推動(dòng)該技術(shù)向可持續(xù)方向發(fā)展。
 
綠色發(fā)泡讓超臨界發(fā)泡更“超”

環(huán)保，是當(dāng)今材料工業(yè)最響亮的口號(hào)，也是SCF技術(shù)進(jìn)化的重要推手。如果說(shuō)早期的SCF技術(shù)是為了性能，那現(xiàn)在的創(chuàng)新則瞄準(zhǔn)了可持續(xù)發(fā)展。全球化工巨頭們正在瘋狂研發(fā)生物基和再生材料版本，讓超臨界發(fā)泡不僅強(qiáng)，還要“綠”。  

圖2：© 塞拉尼斯

1. 塞拉尼斯的“生物基熱塑性彈性體Hytrel® TPC RS40F2”（圖2）  
材料：含20%以上的生物基成分（通過(guò)C14認(rèn)證），用超臨界CO₂發(fā)泡。  
優(yōu)勢(shì)：輕量化+高回彈，適合運(yùn)動(dòng)鞋中底，碳排放比傳統(tǒng)TPU低30%。  
新動(dòng)態(tài)：2024年已通過(guò)ISCC PLUS認(rèn)證，與加工商興云企業(yè)合作量產(chǎn)。

圖3：© 巴斯夫

2. 巴斯夫的“可回收Elastollan® TPU”（圖3）
應(yīng)用：薩洛蒙Index.02跑鞋中底，采用SCF直注發(fā)泡，無(wú)需交聯(lián)劑，100%可回收。  
優(yōu)勢(shì)：泡孔結(jié)構(gòu)均勻，能量回饋提升15%，穿著壽命延長(zhǎng)20%。  

圖4：© 科思創(chuàng)

3. 科思創(chuàng)的“再生TPU”（圖4）
新品：2025年推出的熱塑性聚氨酯（TPU）材料Desmopan® FLY，用SCF注塑，實(shí)現(xiàn)節(jié)能生產(chǎn)，降低50%碳足跡。整個(gè)鞋底可循環(huán)利用。

用途：為體育用品、家具和消費(fèi)電子等領(lǐng)域帶來(lái)了新的可能性。  

這些綠色創(chuàng)新不僅僅是“換了個(gè)原料”的簡(jiǎn)單替代，而是在性能上實(shí)現(xiàn)了超越。它們代表著未來(lái)塑料加工業(yè)的一個(gè)重要方向——在不犧牲性能的前提下，真正實(shí)現(xiàn)低碳、循環(huán)、綠色。

SCF，不止于跑鞋

前面介紹了不少SCF在跑鞋中的應(yīng)用，但如果以為超臨界發(fā)泡只能做鞋底，那就太小看它了，那僅僅是SCF展現(xiàn)其魅力的冰山一角！從醫(yī)療到航天，SCF的應(yīng)用正瘋狂拓展，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了跑鞋領(lǐng)域。

圖5：© 巴斯夫

 
在今年4月的CHINAPLAS展覽上，巴斯夫展示了應(yīng)用于起亞EV3 Study Car概念車的可持續(xù)高性能材料解決方案，其中就包括了采用巴斯夫工業(yè)后回收（PIR）的 Infinergy® 贏飛力® 發(fā)泡熱塑性聚氨酯（E-TPU）的方向盤(pán)軸承（圖5）。而在新能源汽車領(lǐng)域，特斯拉和比亞迪等車企紛紛將目光投向SCF發(fā)泡的輕質(zhì)電池包緩沖材料，既能有效吸收沖擊，又不會(huì)增加整車重量，成為電動(dòng)汽車安全設(shè)計(jì)中的“隱形守護(hù)者”。

在可穿戴設(shè)備電子領(lǐng)域，超臨界發(fā)泡技術(shù)也嶄露頭角。青島科技大學(xué)高分子學(xué)院的張振秀教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的生物基聚氨酯泡沫，被用于摩擦電納米發(fā)電機(jī)（TENG）的摩擦層材料。這種材料制成的單電極摩擦納米發(fā)電機(jī)，在10N外力下可輸出161V開(kāi)路電壓和151.3nA短路電流，為智能物聯(lián)網(wǎng)和柔性電子皮膚等場(chǎng)景提供了綠色的供能方案。

隨著電子產(chǎn)品向輕薄化、高性能化方向發(fā)展，SCF材料成為了理想的防護(hù)和結(jié)構(gòu)材料。超臨界發(fā)泡的ABS材料，具有良好的強(qiáng)度和韌性，可用于制造手機(jī)、平板電腦等電子產(chǎn)品的外殼，在提供有效防護(hù)的同時(shí)，減輕產(chǎn)品重量，讓我們攜帶更加便捷。同時(shí)，這些材料還具有良好的電磁屏蔽性能，能夠有效保護(hù)電子產(chǎn)品內(nèi)部的精密電路不受外界電磁干擾。

在醫(yī)療領(lǐng)域，超臨界發(fā)泡的硅膠材料具有優(yōu)異的生物相容性和柔軟的質(zhì)地，可用于制作醫(yī)療器械的緩沖墊、假肢的內(nèi)襯等，為患者提供更加舒適、貼合的使用體驗(yàn)。此外，一些具有特殊孔結(jié)構(gòu)的超臨界發(fā)泡材料，還可作為組織工程支架，促進(jìn)細(xì)胞的生長(zhǎng)和組織的修復(fù)，為醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)新的希望。

在建筑領(lǐng)域，SCF材料正展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。具有超低導(dǎo)熱系數(shù)的超臨界發(fā)泡聚苯乙烯（EPS）和聚氨酯（PU）材料，可作為高效的隔熱保溫材料用于建筑物的外墻、屋頂和地面保溫。這些材料不僅能有效降低建筑物的能耗，減少能源浪費(fèi)，還具有良好的隔音性能，為我們營(yíng)造一個(gè)安靜、舒適的居住環(huán)境。而且，超臨界發(fā)泡材料的輕質(zhì)特性，能夠減輕建筑物的自重，降低建筑成本，提高施工效率。

SCF正在讓所有需要“輕量化+高性能”的行業(yè)趨之若鶩。  

超臨界發(fā)泡能走多遠(yuǎn)？

盡管應(yīng)用前景光明，但SCF的前進(jìn)之路仍有三大關(guān)卡要過(guò)：

 
1. 成本高：設(shè)備精密，單臺(tái)超臨界反應(yīng)釜價(jià)格超百萬(wàn)美元，小廠玩不起。規(guī)?；a(chǎn)瓶頸仍待突破。  
2. 工藝復(fù)雜：溫度、壓力調(diào)控差1%，泡孔就有可能翻車。  
3. 回收體系不完善：雖然理論上可回收，但實(shí)際分揀、再加工鏈尚未成熟。部分環(huán)保組織還質(zhì)疑“再生材料”是否真能減少污染，認(rèn)為品牌更應(yīng)關(guān)注供應(yīng)鏈透明度。

隨著設(shè)備成本下降與工藝成熟，SCF裝備的價(jià)格和維護(hù)門(mén)檻有望大幅下降，從而推動(dòng)中小型企業(yè)也能參與進(jìn)來(lái)。未來(lái)，當(dāng)這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)一步與循環(huán)經(jīng)濟(jì)、智能制造深度融合，或許我們腳下的每一雙跑鞋、駕駛的每一輛汽車、居住的每一棟建筑，都將因“氣孔”而變得更加輕盈、高效與可持續(xù)。超臨界發(fā)泡的故事，才剛剛開(kāi)始。讓我們拭目以待，靜看它如何繼續(xù)“膨脹”，創(chuàng)造出更多奇跡！

來(lái)源：榮格-《國(guó)際塑料商情》

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