很多人把超临界鞋底的“塌陷”简单归因为“材料不行”或者“工艺差”。但站在材料科学的角度,这是一个典型的粘弹性蠕变+泡孔结构不可逆屈曲叠加的结果。理解了这个机制,你就知道为什么有些鞋底穿三个月就薄了3mm,而有的能撑两年。

一、先搞清楚“塌陷”的两种形态

 

从工程现象上,超临界鞋底的“变薄”分两种,机制完全不同:

  • 均匀变薄:整只鞋底整体厚度下降,但前后掌的比例还正常。这主要是材料蠕变主导。

  • 局部塌陷“:通常出现在后跟外侧或前掌蹬地处——哪里受力最狠,哪里薄。这主要是泡孔结构的局部屈曲和并孔主导。

     

大多数用户感知到的“塌陷”,是两种机制叠加的结果。下面分别拆解。

二、材料蠕变:聚合物分子链的“缓慢投降”

 

超临界发泡体的基材,无论是EVA、TPU还是PEBA,本质上都是高分子材料。高分子材料有一个共同特性,在持续或反复应力作用下,即使应力远低于材料的破坏强度,也会随时间产生不可逆的形变,这就是蠕变。

蠕变的微观过程分三个阶段:

  1. 瞬时弹性变形:踩下去的瞬间,分子链被拉直、泡孔被压缩,这个变形是可恢复的。
  2. 延迟弹性变形:保持受压时,分子链开始缓慢滑移,泡孔内气体被缓慢挤出(如果是开孔或半开孔结构),这个变形需要时间才能恢复。
  3. 粘性流动(永久变形):分子链之间发生相对滑移,链段重新排列到更低能量的位置。这部分变形永远回不来了。
     

压缩永久变形率就是量化这个“回不来”的指标。超临界鞋底行业里,这个值通常要求低于30%。但这里的测试条件是“压缩50%,保持6小时”。实际穿着中,跑者每天累积受压时间可能更长,且伴随动态冲击,蠕变累积速度比静态测试快得多。

关键变量是聚合物的结晶度和交联度。结晶区相当于分子链的“锁”,能阻止无定形区分子链滑移。PEBA的尼龙硬段结晶性强,抗蠕变性能天然好;EVA的结晶度低,分子链更容易在长期受力下发生粘性流动。

所以,纯EVA超临界发泡的长期厚度保持能力,远差于PEBA或高结晶度的TPEE。这就是为什么专业竞速鞋用PEBA不只是为了回弹——抗塌陷也是关键考量。

三、泡孔结构:闭孔是“气垫”,开孔是“漏气船”

 

泡孔结构对“变薄”的影响,核心在闭孔率和泡孔壁厚度。

超临界发泡理想状态是每个泡孔都是一个独立密封的微型气垫。压缩时,气体被封闭在孔内,提供气体弹簧效应,同时防止泡孔壁被完全压扁。卸压后,气体膨胀,泡孔壁回到原位。这种结构,理论上可以承受数百万次循环而不塌。

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现实中的失效路径:

  1. 泡孔壁屈曲:泡孔壁本质上是一个薄壳结构。当受到反复压缩时,薄壁会发生类似“易拉罐被捏扁”的屈曲。屈曲一旦发生,泡孔的形状无法恢复,气室体积永久缩小。泡孔壁越薄,屈曲越容易发生。超轻款(密度0.08以下)的泡孔壁通常极薄,这也是超轻鞋底更容易塌的根本原因——不是用料差,是物理极限。
  2. 并孔与破孔:如果泡孔壁在发泡过程中就有薄弱点(比如相邻泡孔的壁过于薄),在反复压缩下,这些壁会先破。两个孔合并成一个,气室变少,气体弹簧效应减弱。破孔越多,材料越接近“实心化”,脚感变硬、厚度下降。
  3. 气体缓慢泄漏:即使泡孔是闭孔的,气体也不是完全跑不出去。氮气分子会以极慢的速度通过泡孔壁向外渗透。穿着半年之后,泡孔内的气压会比刚出厂时低。气压低,泡孔的支撑能力就弱,相当于轮胎亏气,鞋底自然变薄。

四、穿着场景如何加速这两个过程?

 

实验室测出来的压缩永久变形率,和真实穿着的塌陷速度之间,还有一个“场景放大器”:

  • 温度:体温加上运动时的摩擦产热,鞋底温度可能达到40℃以上。高温下分子链运动加快,蠕变速率指数级上升。这就是为什么夏天穿超轻鞋底塌得更快。
  • 湿度:水分子渗入泡孔壁后,对EVA等极性材料有增塑作用,降低刚性,加速蠕变。EVA在潮湿环境下的抗蠕变性比干燥状态下差。
  • 动态载荷频率:跑步时鞋底受压是高频的,每秒2-3次。高频动态载荷和静态载荷对泡孔结构的损伤模式不同——动态下泡孔壁的疲劳断裂比静态蠕变更突出。

     

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五、为什么有些超临界鞋底“不塌”?

 

反过来理解,防塌陷要从两个维度同时下手:

材料端:选结晶度高、分子链刚性强的基材(PEBA、TPEE),或对EVA做共混改性,引入硬段结构,提升抗蠕变能力。这也是为什么高端鞋底和低端鞋底在长期脚感保持上差距巨大的核心原因。

结构端:控制发泡工艺,把泡孔壁做厚、做均匀,把闭孔率做到尽可能高。自研设备的优势在这里体现出来了——泄压速率的精准控制,可以让泡孔壁在保持轻薄的同时有足够的结构完整性,而不是为了轻量牺牲壁厚。

当然,这两者之间也存在一个基本矛盾:轻量和耐塌不可兼得。密度做到0.07的鞋底,泡孔壁薄到物理极限,再好的工艺也只能延缓塌陷,不能根除。所以品牌方在做超轻鞋款时,需要在目标脚感和耐久要求之间找到平衡点。

来源:东莞市宏奕新材料科技有限公司

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一、议题方向

时间

演讲议题

演讲单位

08:50-09:00

开场介绍

艾邦高分子  江耀贵  创始人

09:00-09:30

聚合物釜式超临界发泡研究进展Research progress on polymer autoclave supercritical foaming

青岛科技大学  张振秀  教授Zhang Zhenxiu,PROFESSOR,Qingdao   University of Science and Technology

09:30-10:00

宁波韧合——缓震轻弹鞋材解决方案Ningbo Renhe - Shock-absorbing, lightweight and elastic shoe material   solutions

宁波韧合高新技术有限公司 陈志雄 集团CEOCharles Chen,Group President,Ningbo   Renhe High-tech Co., Ltd

10:00-10:30

茶歇

10:30-11:00

轻质聚合物泡沫的结构调控与应用Structural Tailoring and Applications of Lightweight Polymer Foams

中国科学院福建物质结构研究所 郑龙辉   高级工程师Zheng Longhui,Senior Engineer,Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, Chinese   Academy of Sciences

11:00-11:30

超临界注塑发泡机理的可视化研究:泡孔构效关系调控与模具、材料协同设计Visualizing Supercritical Foam Injection Molding: Cell Structure–Property Control via Mold & Material Co-design

加拿大多伦多大学 Chul B. Park 教授Chul B. Park,PROFESSOR,University   of Toronto, Canada

11:30-12:00

电子加速器辐照改性技术在发泡行业的应用Application of Electron Accelerator Irradiation Modification Technology   inFoaming Industry

中广核达胜加速器技术有限公司 成鹏 营销部副总监Peng Cheng,Deputy Director of Marketing Department,CGN Dasheng Electron Accelerator Technology Co., LTD.

12:00-13:30

午餐

13:30-14:00

微孔注塑发泡新技术及其应用New technology of microcellular injection molding and foaming and its   application

中国科学院宁波材料技术与工程研究所   汪龙  研究员Wang Long,Researcher,Ningbo   Institute of Materials Technology&Engineering,Chinese Academy of Sciences

14:00-14:30

超临界发泡材料在新能源汽车轻量化系统性应用Systematic Application of Supercritical Fluid Foam Materials in Lightweight   New Energy Vehicles

江苏科技大学  周应国  教授Ying-Guo Zhou,PROFESSOR,Jiangsu   University of Science and Technology

14:30-15:00

MuCell 微孔发泡成型的发展趋势及商业应用MuCell Microcellular Foam Molding - Development Trends and Commercial Applications

卓细有限公司 唐锦荣 亚太区总经理Patrick Tong,Managing Director,  Asia ,Trexel GmbH

15:00-15:30

巴斯夫Elastollan ®TPU在鞋材领域的解决方案BASF Elastollan® TPU solution for footwear

巴斯夫聚氨酯特种产品(中国)有限公司 于大海 TPU 技术开发经理Dahai Yu,TPU technical development manager,BASF Polyurethane Specialties (China) Co.Ltd.

15:30-16:00

茶歇

16:00-16:30

KHX系列PEBA弹性体创制-基础研究、超临界发泡、使役性能评估Development of KHX PEBA Elastomers: Fundamental Research, Supercritical   Foaming and Service Property Evaluation

中国科学院化学研究所 朱平 高级工程师Zhu Ping, Associate Professor of Engineering, Institute of Chemistry, Chinese   Academy of Sciences

16:30-17:00

PCL聚己内酯为高性能发泡提供更多解决方案Polycaprolactone (PCL) provides more solutions for high-performance foaming

湖南聚仁新材料股份公司 杨越 市场经理Yang Yue,Marketing Manager,Hunan   Juren New Material Co., Ltd

17:00-17:30

EVA超临界一次发泡成型技术的开发及应用Development and application of EVA supercritical one-step foam molding   technology

泉州师范学院 卓东贤 教授Zhuo Dongxian ,PROFESSOR,Quanzhou   Normal University

17:30-18:00

受限超临界流体发泡调控环烯烃共聚物多孔薄膜机制研究 Mechanistic Study on the Regulation of Porous Cyclic Olefin Copolymer Films   via Confined Supercritical Fluid Foaming

宁夏大学 张瑞岩 副教授Zhang Ruiyan, Associate Professor, Ningxia University

18:00-20:00

晚宴

如有演讲意向联系:周小姐18320865613(同微信);展台、资料入袋等其他赞助及参会咨询可联系:李小姐18617020032(同微信)

 

二、报名方式
 

方式1:加微信并发名片报名

 

李小姐:18617020032(同微信)

 

邮箱:lina@aibang.com

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方式2:在线登记报名

https://www.aibang360.com/m/100323?ref=172672

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注意:每位参会人员都需要登记信息

 

阅读原文,在线报名

 

作者 zye