超临界CO₂流体因其具有传质系数高、扩散能力强等优点而被广泛应用于制备超轻聚合物材料（微孔材料）,可以有效改善小分子在聚合物中的扩散能力、反应速度等,以及获得更密更小的泡孔。然而目前,人们对于材料的制备及其过程控制多凭经验,对于材料成型过程中的关键步骤认识尚不清楚。其中,超临界流体扩散于聚合物中的特性对于科学研究、过程设计以及工业化生产都是重要的基础。基于上述问题,本文对超临界CO₂制备超轻聚合物的过程以及超临界CO₂在聚合物中的扩散机理进行了实验研究。本文以热塑性聚氨酯弹性体（TPU）颗粒作为研究对象,采用单一因素法,对超轻TPU颗粒材料的制备过程中,影响颗粒最终成型质量的因素进行了研究,为制备出最佳质量的超轻TPU颗粒材料提供依据。本文认为,影响超轻TPU颗粒材料成型质量的主要因素有饱和压力、发泡温度、发泡方式。其中,随着饱和压力的增大,材料的密度大小呈现先减小后增大的变化,颗粒内部的泡孔密度逐渐增大,泡孔平均直径逐渐减小;随着发泡温度的升高,颗粒密度呈现先降低后升高的趋势,颗粒的平均粒径逐渐增大,155℃时,颗粒有破裂粘连现象;四种发泡方式中,高温蒸汽发泡的效果最好,最佳发泡温度135℃。利用差压法设计实验装置,通过改变饱和压力和饱和温度的条件,对超临界CO₂流体在TPU材料中的扩散速率、扩散量进行了测量。本文发现,超临界CO₂在TPU中沿着颗粒直径方向的扩散符合Fick扩散定律,并依据此推导出扩散系数方程。发现本文所研究的扩散系数会随着饱和压力的升高而逐渐增大,但在高温下变化较小;随着温度的升高,扩散系数会逐渐增大,但增大的幅度逐渐减小。