跑鞋弹不弹，关键看发泡！一文读懂超临界发泡技术

如果你最近买过一双高端跑鞋，大概率看到过这样的产品描述：“中底采用超临界发泡工艺”。从阿迪达斯标志性的“爆米花”Boost（标题图）到耐克的ZoomX，再到安踏的氮科技，这些让运动员跑得更快、跳得更高的鞋中底，背后都藏着同一个秘密——超临界发泡。

标题图：©互联网

但这项技术的神奇之处，远不止让鞋底更弹，它正从跑鞋中底杀入汽车座椅、建筑隔热层甚至医疗器械等领域，更因生物基材料的加入，成为碳中和赛道的“顶流选手”。本文将带您解码超临界发泡技术的本质，并揭示其在生物基材料与可持续创新中的惊人突破。

超临界发泡：一个让气体“修仙”的神奇工艺  

想象一下，把二氧化碳（CO₂）或氮气（N2）加热加压到临界点（CO₂为31℃温度、74 bar压力）以上，让它变成一种介于气体和液体之间的超临界流体（Supercritical Fluid）。这时候，它兼具气体扩散性和液体溶解力，既能像气体一样渗透进塑料，又能像液体一样溶解材料，简直是化工界的“修仙大成”（图1）。

图 1：超临界发泡工艺流程 © 互联网

超临界发泡（Supercritical Foaming, SCF），就是利用这种“半气半液”的状态，让气体均匀分散在塑料里形成溶胶，再突然泄压，诱导气体迅速析出，让材料内部爆出无数的微米级气泡，形成轻量化、高弹性的泡沫结构材料。
 
超临界发泡的“超能力”

为什么超临界发泡比传统发泡更牛？因为它能赋予材料以轻量化、高回弹与能量反馈的“超能力”：

◆ 能够制造出孔径极小（0.1-10μm）且分布均匀的泡孔结构，使材料密度更低，重量更轻，令跑鞋重量进入“180克时代”。例如，Nike的ZoomX中底材料，采用PEBAX超临界发泡技术，其密度可控制在0.1g/cm³以内，比传统EVA材质轻45%。
◆ 孔隙率可控，实现纳米级至微米级的高精度制造。
◆ 发泡出的产品具有优异的弹性、回弹力和抗冷性能，如弹性提升30%以上。像ZoomX中底，能量回馈率最高可达85%，助力运动员触地即弹，并且材料在低温下也能保持弹性。
◆ 是一种物理发泡成型技术，不用化学发泡剂，避免有毒化学试剂残留（比如VOCs），更加绿色环保。  
◆ 可回收。许多SCF材料能直接回炉再造，符合循环经济。  

材料与装备：SCF产业链的升级进行时

如果说SCF是一把钥匙，那么打开这扇门的，是材料与设备的双重突破。

超临界发泡的材料选择，决定了它的性能天花板。EVA（乙烯-醋酸乙烯酯）、TPU（热塑性聚氨酯）、TPEE（热塑性聚酯弹性体）、PEBA（聚醚嵌段酰胺）等传统石油基塑料是基础款。而近年来兴起的PLA（聚乳酸）、PHA（聚羟基脂肪酸酯）、rPET（回收PET）等生物基与再生材料也开始登上SCF舞台。这些材料虽然加工难度更大，但在环保政策驱动下，也正迈向主流，为SCF技术贴上了一张绿色标签。

万华化学推出的生物基发泡热塑性聚氨酯（ETPU），将玉米淀粉等可再生资源转化为聚酯多元醇，使中底碳足迹降低40%。2024年，安踏推出的“氮科技”中底便采用该材料，在保持与阿迪达斯Boost同等回弹性能的同时，实现原料端减碳。

苏州申赛新材料公司用回收PET瓶片制备超临界发泡鞋底，通过分子链重组技术，让废旧塑料的抗撕裂强度提升50%。2025年，李宁与申赛合作的“䨻（bèng）科技”跑鞋，鞋底中再生材料占比达30%，且成本仅比传统EVA高15%。

超临界发泡材料通过不同的加工技术，被制成各种高性能的发泡产品。SCF工艺已形成“三大流派”：

◆ 珠粒发泡：将塑料颗粒放入高压釜，通入超临界流体溶胀后泄压成型，适合制造中底、瑜伽垫等块状产品。
◆ 片材发泡：通过模压工艺将流体注入聚合物片材，形成厚度可控的泡沫层，常用于汽车内饰、运动护具。
◆ 注塑+模压发泡：先注塑出鞋底胚模，再二次发泡放大体积，兼顾精度与效率，特步“动力巢X”中底即采用此工艺。

珠粒发泡技术由于其可制备高倍率、形状复杂的聚合物发泡制品而备受关注。江苏越升公司在超临界挤出发泡成套装备的研制方面颇有经验，其自主开发的聚乳酸发泡珠粒（EPLA, expanded PLA）的技术包括珠粒生产线、原料配方以及蒸汽模压成型工艺，成功制备出密度20-200g/L的EPLA。将生物可降解聚合物的应用推广到发泡珠粒领域，可替代EPS、EPP等产品用于家电、食品、电子以及奢侈品等包装、汽车轻量化领域。

中国注塑机龙头企业伊之密公司开发了FoamPro微发泡方案，该技术基于MuCell微发泡工艺，采用超临界流体（如N2或CO₂）注入塑料熔体，形成微孔结构，实现减重、降低锁模力、缩短成型周期等优势。此技术已成功应用于汽车、家电、包装等领域，并针对全降解材料（如PLA）的成型难题提供了解决方案。KraussMaffei公司也在2023年推出了适用于生物基材料的SCF专用生产线，进一步推动该技术向可持续方向发展。
 
绿色发泡让超临界发泡更“超”

环保，是当今材料工业最响亮的口号，也是SCF技术进化的重要推手。如果说早期的SCF技术是为了性能，那现在的创新则瞄准了可持续发展。全球化工巨头们正在疯狂研发生物基和再生材料版本，让超临界发泡不仅强，还要“绿”。  

图2：© 塞拉尼斯

1. 塞拉尼斯的“生物基热塑性弹性体Hytrel® TPC RS40F2”（图2）  
材料：含20%以上的生物基成分（通过C14认证），用超临界CO₂发泡。  
优势：轻量化+高回弹，适合运动鞋中底，碳排放比传统TPU低30%。  
新动态：2024年已通过ISCC PLUS认证，与加工商兴云企业合作量产。

图3：© 巴斯夫

2. 巴斯夫的“可回收Elastollan® TPU”（图3）
应用：萨洛蒙Index.02跑鞋中底，采用SCF直注发泡，无需交联剂，100%可回收。  
优势：泡孔结构均匀，能量回馈提升15%，穿着寿命延长20%。  

图4：© 科思创

3. 科思创的“再生TPU”（图4）
新品：2025年推出的热塑性聚氨酯（TPU）材料Desmopan® FLY，用SCF注塑，实现节能生产，降低50%碳足迹。整个鞋底可循环利用。

用途：为体育用品、家具和消费电子等领域带来了新的可能性。  

这些绿色创新不仅仅是“换了个原料”的简单替代，而是在性能上实现了超越。它们代表着未来塑料加工业的一个重要方向——在不牺牲性能的前提下，真正实现低碳、循环、绿色。

SCF，不止于跑鞋

前面介绍了不少SCF在跑鞋中的应用，但如果以为超临界发泡只能做鞋底，那就太小看它了，那仅仅是SCF展现其魅力的冰山一角！从医疗到航天，SCF的应用正疯狂拓展，已经远远超出了跑鞋领域。

图5：© 巴斯夫

 
在今年4月的CHINAPLAS展览上，巴斯夫展示了应用于起亚EV3 Study Car概念车的可持续高性能材料解决方案，其中就包括了采用巴斯夫工业后回收（PIR）的 Infinergy® 赢飞力® 发泡热塑性聚氨酯（E-TPU）的方向盘轴承（图5）。而在新能源汽车领域，特斯拉和比亚迪等车企纷纷将目光投向SCF发泡的轻质电池包缓冲材料，既能有效吸收冲击，又不会增加整车重量，成为电动汽车安全设计中的“隐形守护者”。

在可穿戴设备电子领域，超临界发泡技术也崭露头角。青岛科技大学高分子学院的张振秀教授团队开发的生物基聚氨酯泡沫，被用于摩擦电纳米发电机（TENG）的摩擦层材料。这种材料制成的单电极摩擦纳米发电机，在10N外力下可输出161V开路电压和151.3nA短路电流，为智能物联网和柔性电子皮肤等场景提供了绿色的供能方案。

随着电子产品向轻薄化、高性能化方向发展，SCF材料成为了理想的防护和结构材料。超临界发泡的ABS材料，具有良好的强度和韧性，可用于制造手机、平板电脑等电子产品的外壳，在提供有效防护的同时，减轻产品重量，让我们携带更加便捷。同时，这些材料还具有良好的电磁屏蔽性能，能够有效保护电子产品内部的精密电路不受外界电磁干扰。

在医疗领域，超临界发泡的硅胶材料具有优异的生物相容性和柔软的质地，可用于制作医疗器械的缓冲垫、假肢的内衬等，为患者提供更加舒适、贴合的使用体验。此外，一些具有特殊孔结构的超临界发泡材料，还可作为组织工程支架，促进细胞的生长和组织的修复，为医疗技术的发展带来新的希望。

在建筑领域，SCF材料正展现出巨大的应用潜力。具有超低导热系数的超临界发泡聚苯乙烯（EPS）和聚氨酯（PU）材料，可作为高效的隔热保温材料用于建筑物的外墙、屋顶和地面保温。这些材料不仅能有效降低建筑物的能耗，减少能源浪费，还具有良好的隔音性能，为我们营造一个安静、舒适的居住环境。而且，超临界发泡材料的轻质特性，能够减轻建筑物的自重，降低建筑成本，提高施工效率。

SCF正在让所有需要“轻量化+高性能”的行业趋之若鹜。  

超临界发泡能走多远？

尽管应用前景光明，但SCF的前进之路仍有三大关卡要过：

 
1. 成本高：设备精密，单台超临界反应釜价格超百万美元，小厂玩不起。规模化生产瓶颈仍待突破。  
2. 工艺复杂：温度、压力调控差1%，泡孔就有可能翻车。  
3. 回收体系不完善：虽然理论上可回收，但实际分拣、再加工链尚未成熟。部分环保组织还质疑“再生材料”是否真能减少污染，认为品牌更应关注供应链透明度。

随着设备成本下降与工艺成熟，SCF装备的价格和维护门槛有望大幅下降，从而推动中小型企业也能参与进来。未来，当这项技术进一步与循环经济、智能制造深度融合，或许我们脚下的每一双跑鞋、驾驶的每一辆汽车、居住的每一栋建筑，都将因“气孔”而变得更加轻盈、高效与可持续。超临界发泡的故事，才刚刚开始。让我们拭目以待，静看它如何继续“膨胀”，创造出更多奇迹！

来源：荣格-《国际塑料商情》

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