本论文以超临界流体为发泡剂,采用间歇式发泡工艺压力释放法成功制备热塑性聚氨酯（TPU）微孔发泡材料。研究了不同比例的CO₂/N₂气体以及发泡助剂对TPU发泡材料的密度、微观结构、热性能以及物理机械性能等方面的影响;通过将石墨烯、碳纳米管与碳纳米纤维复配使用,制备了纳米复合材料,研究了碳系复合填料对TPU的发泡性能、热性能、流变性能与电性能的影响。将CO₂/N₂混合气体作为发泡剂,两者的比例作为变量,通过间歇式发泡法制备了TPU发泡材料,分析对比了不同比例的CO₂/N₂对TPU的发泡性能、溶解度与解吸附能力、热性能、物理机械性能以及往复压缩性能的影响。研究表明,随着发泡气体组分中CO₂的比例增大,对TPU塑化作用增强,可以降低材料发泡所需要的温度;溶解度与解吸附速率增大;ETPU（热塑性聚氨酯发泡材料）的泡孔尺寸明显变小变均匀,泡孔形貌从无规则形状转变为多边形且更加饱满,泡孔壁更薄,泡孔密度增大;ETPU的熔点降低,熔程变宽,熔融焓略微增大。而随着发泡气体组分中N₂的比例增大,ETPU在熟化过程尺寸稳定性增强,收缩率减小;压缩永久变形率也逐渐减小。此外,组分（50%CO₂-50%N₂）与（25%CO₂-75%N₂）可以制备密度更低的ETPU,其样品在回弹性能和循环压缩性能方面有更好的表现。组分（100%CO₂）制备的ETPU珠粒,其蒸汽成型的结合质量较好,成型的ETPU板材拉伸强度、撕裂与剥离撕裂强度最大。为提高超临界N₂发泡工艺的效率,改善TPU微孔发泡材料的泡孔结构,研究了发泡助剂环戊烷、一氟二氯乙烷和离子液体与超临界N₂的协同作用对TPU微孔发泡材料性能的影响。结果表明:三种发泡助剂都可以改善ETPU的密度与泡孔结构,其中一氟二氯乙烷效果最为显著,由于其对TPU的增塑作用最大,使ETPU最终密度从0.175g/cm³下降至0.139 g/cm³,发泡倍率从6.2增大至8.1;泡孔尺寸从117.9um下降至19.6 um,泡孔密度更是大幅度提升。DSC分析表明,环戊烷对材料的热性能影响最大,使ETPU的熔点明显降低,结晶度升高。通过力学测试分析表明,三种发泡助剂均使ETPU的硬度下降,回弹性能提升,但是也使泡沫的压缩永久变形率增大。对比而言,环戊烷对ETPU珠粒的蒸汽成型结合质量起到积极作用,使拉伸强度、撕裂以及剥离撕裂强度增大;而一氟二氯乙烷使ETPU板材的强度下降,但其样品在往复压缩性能方面表现较好。将不同尺寸的纳米填料（石墨烯、碳纳米纤维和碳纳米管）复配使用,通过熔融共混与超临界发泡法制备新型TPU纳米复合材料及发泡材料。研究G-CNF-CNT（GFT）混合填料的含量对发泡性能、热性能、流变性能与电性能的影响。实验表明:TPU纳米复合材料的最佳发泡温度在162.5℃左右。少量的GFT（0.5%、1%）可以促进发泡成核作用,改善泡孔结构,获得更低密度的TPU泡沫。流变性能分析发现,TPU纳米复合材料的储能模量,复数粘度随GFT含量的增大整体呈上升趋势,损耗因子呈下降趋势。从热性能来看,随着GFT含量的增多,泡沫的熔点降低,熔程变宽,结晶温度升高,结晶度降低,并使热稳定性提升。同时,GFT填料的引入可以明显改善材料导电性能,当GFT含量为4%时,纳米复合材料的体积电阻率可低至8.934×104Ωcm,比纯TPU泡沫下降了8个数量级;但是材料发泡后体积增大,导致部分导电通路或导电网络断开,对导电性能产生消极影响。