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聚合物微发泡材料具有密度低、比模量大、热导率低、抗冲击等优异的特性,现已广泛应用于食品包装、组织工程、绝热、汽车等领域。聚合物微发泡材料的泡孔形态如泡壁厚度、泡孔密度、泡孔结构（开/闭孔）、泡孔分布状态等对于材料的性能具有重要影响。现有关于微孔泡沫材料的研究多聚焦于硬质聚合物体系,而较少关注热塑性弹性体体系。另外,在如何开发新型微孔泡沫结构,热塑性弹性体微孔泡沫结构与性能之间的关联等方面都面临着诸多急需解决的问题。本论文立足于热塑性聚氨酯（TPU）体系,通过采用多种高压流体微发泡方法设计调控了一系列TPU微发泡材料（薄膜、片材、块体、成型材料）,研究了其形成机理以及这些结构对于材料性能的影响规律和机制。具体研究内容以及结果如下:（1）针对具有不同几何形状的TPU材料,采用多种创新的物理发泡方法,制备了TPU微发泡薄膜/片材/块体/珠粒成型体,实现了发泡材料泡孔形态的调控。首先是TPU微发泡薄膜方面。降低物理发泡剂逸散将有助于泡孔成核,通过在TPU上下表面置气体阻隔层以减弱发泡过程中CO2的逃逸,可以有效形成1040μm厚度的发泡薄膜材料。薄膜材料的泡孔尺寸在8μm左右、泡孔密度在1.1×109 cells/cm3左右。另外,我们借助气体阻隔层在发泡过程中提供的诱导成核作用,通过调节饱和压力、发泡温度以及薄膜的厚度调控出通孔结构。其次是TPU微发泡片材方面。我们通过改变样品的解吸附时间和发泡剂扩散路径,相继调控得到皮芯结构和梯度结构。另外,我们还研究了TPU硬段含量对于发泡片材泡孔形貌的影响。提高硬段含量至36.1 wt%,可以减弱分子链的运动、降低CO2饱和吸附量、促使材料形成微晶区域。这些因素提升了材料的泡孔密度。在降低材料的硬段含量后,同样发泡条件下则可以提升材料的发泡倍率。然后是TPU微发泡块体方面。我们在快速卸压发泡过程中通过调控饱和温度,得到近似泡孔尺寸而泡壁厚度由3.4μm变化到11.3μm不同泡壁厚度的微发泡材料。最后是微发泡TPU成型材料方面。水蒸汽成型工艺被用于TPU珠粒泡沫的成型加工过程。0.32 MPa的水蒸汽压力足够粘结TPU发泡粒子,使得成型产品具有良好的外观形貌、强的界面粘结和仅0.7%的加工收缩率。而良好的界面粘结效果源自成型过程中易扩散的软段与未破坏的硬段区域。（2）较系统地研究了泡孔形态对非化学交联TPU发泡材料性能的影响,探讨了在拉伸和压缩作用下非化学交联TPU发泡材料的变形机制。首先是拉伸性能方面。变形过程中,泡孔结构有效减弱了硬段区域结构的破坏程度,赋予材料很好的弹性性能。比如在不同硬段含量微发泡TPU材料中原有20%的残余形变与50%的相对滞后损失分别降至10%和30%。但是,大泡孔结构的缺陷作用、皮芯结构与梯度结构的应力集中现象、大粒径TPU珠粒泡沫相对较差的界面粘结效果等导致相应的材料表现出较差的变形能力。其次是压缩性能方面。随着材料密度增加,材料的压缩恢复性能降低。比如随着泡壁厚度由3.4μm增加至11.3μm,DSC结果显示大形变导致材料的?Hm逐渐降低,硬段区域遭受更大程度破坏。而低密度材料硬段区域遭受的破坏程度很低,在易运动软段的作用下,表现出较好的恢复性能。然后是隔热性能方面。增加的膨胀倍率与减弱的材料表面缺陷使得材料具有较好的隔热性能。热导率低至0.162 W/（m·K）。最后是颗粒分离功能。本文中通孔过滤膜材料的拉伸强度在5 MPa左右,断裂伸长率在150%以上,可作为独立的过滤组件用于过滤或者富集PS微球。