超临界发泡又称物理发泡,是利用超临界流体(如二氧化碳、氮气等)在特定的温度和压力条件下,使材料内部形成均匀细密的泡孔结构。这种泡孔结构赋予了材料许多优异的性能,如轻量化、高韧性、隔热隔音等。
相较于传统发泡技术,超临界发泡绿色环保(不使用化学发泡剂)、可精确控制泡孔大小和密度,实现对材料性能的精准调控。此外,超临界发泡材料还具有优异的力学性能和热稳定性,能够满足各种复杂环境的使用要求,广泛应用于各领域。
1. 鞋材
在运动鞋制造中,中底材料直接影响着鞋子的性能和穿着体验。传统的中底材料,如 EVA,虽然具有一定的缓冲性能,但在轻量化、回弹性等方面存在一定的局限性。而超临界发泡技术的出现,为鞋材领域带来了新的曙光。
阿迪达斯的 Boost 系列跑鞋,可谓是超临界发泡技术在鞋材领域的经典之作。Boost 中底采用了超临界珠粒发泡的TPU材料,这种材料由无数个微小的发泡颗粒组成,就像爆米花一样,赋予了鞋子卓越的缓震和回弹性能。
除了阿迪达斯,众多运动品牌也纷纷加入了超临界发泡的技术阵营,且不断开发更高性能、更低成本的工艺路线,超临界发泡在鞋类市场的前景十分广阔,未来有望成为鞋材领域的主流技术。
阿迪达斯Boost超临界发泡鞋底
2. 交通
超临界发泡制得的发泡产品具有环保、轻量化耐晒、耐腐蚀、强度大、不易变形等特点,也广泛应用于交通运输领域,如自行车坐垫、轮胎、船用挡板、汽车内饰等。
汽车行业一直致力于降低车身重量,以提高燃油效率和减少尾气排放。超临界发泡材料的轻量化特性,使其成为汽车内饰部件的理想选择。如超临界发泡材料制得的汽车座椅,不仅重量更轻,缓冲性和舒适性也更好。
方向盘使用超临界发泡材料包覆后,触感更加柔软舒适,同时也能降低震动传递,提升驾驶体验。此外,超临界发泡材料还可应用于汽车的隔音、隔热材料,有效提升车内的静谧性和舒适性。
汽车座椅,图源燕辉科技
巴斯夫针对汽车的聚氨酯发泡解决方案
自行车作为一种环保、健康的出行方式,也在不断追求轻量化和高性能。超临界发泡应用于自行车部件,让自行车变得更加轻便、舒适。一些高端自行车坐垫采用超临界发泡材料制作,能够提供更好的支撑和缓冲效果,减少骑行时的不适感。
此外,超临界发泡技术还有望应用于自行车轮胎,通过降低轮胎重量和滚动阻力,提高自行车的骑行效率和速度。
超临界发泡发泡坐垫,摄于申赛新材展台
格林美孚发泡TPU材料在轮胎中的应用
3.新能源电池
超临界发泡PP材料应用于新能源电池隔热垫片,主要起到补偿装配公差和隔热缓冲的作用。同时还具有质量轻,密度低,蠕变性能好,耐化学腐蚀,耐电压击穿,热稳定性能好等优良性能。
图源Shincell
4. 医疗
在医疗敷料方面,超临界发泡材料凭借其优良的透气性和亲水性,成为了理想的选择。与传统材料相比,超临界发泡 TPU 材料制成的敷料能够避免伤口部位水分和无机盐的流失,同时减少细菌感染的风险。
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。
Össur 假肢接受腔,采用 TPU 发泡做缓冲
5.跑道
超临界发泡材料应用于塑胶跑道,具有耐磨、防滑、减震等优良特性,与传统的塑胶跑道相比,发泡塑胶跑道还具有较高的环保性能。
巴斯夫展出的发泡材料全塑型跑道及儿童专用防护地坪
发泡TPU跑道,美瑞新材
6. 玩具
在玩具行业,超临界发泡材料耐用、抗菌环保、柔软高弹等特性可广泛应用于儿童玩具和宠物玩具,如弯曲玩具、弹跳球、 变形玩具等,增加了安全性和有趣性。
橡胶球、橡胶环、橡胶飞盘,图源Nidavellir
7. 建筑
在隔音材料方面,超临界发泡材料展现出了出色的性能。传统的隔音材料,如玻璃棉、岩棉等,虽然具有一定的隔音效果,但存在易吸水、不环保等问题。
超临界发泡 TPU 或 EVA 材料制成的隔音板,具有独特的微孔结构,能够有效地吸收和阻隔声波的传播,提供更加安静舒适的室内环境。这种隔音板不仅隔音效果好,而且具有轻质、防火、防潮等优点,是一种理想的隔音材料。
8. 运动
超临界发泡材料因具有密度轻、柔软、回弹性由低到高可进行适当调节等优点,且TPU材料本身及加工过程无味环保,可给予更安全的运动防护。
将超临界发泡材料用于头盔衬里,能够有效的降低头盔的重量,减轻头部所受的压力,也可以有效的吸收外力所带来的冲击,减轻头部受到的伤害。
格林美孚的发泡TPU头盔
超临界发泡材料高的回弹性、缓震能力以及隔音降噪的功能使其可用于瑜伽垫、跑步机跑板等运动器材,除了给人体提供保护外,还能有效增长运动器材的寿命。
发泡TPU瑜伽垫,摄于申赛新材展位
巴斯夫的赢飞力TPU爆米花发泡材料应用于KEEP跑步机
来源:艾邦弹性体网综合整理