תפקידו הייחודי של בד הספוג בניקוי, ריפוד, סינון ויישומים רפואיים נובע מהמיקרו-מבנה הפנימי המיוחד שלו ומהתכונות הפיזיקליות-כימיות הנובעות ממנו. הבנת עקרון העבודה שלו עוזרת למנף בצורה מדעית יותר את היתרונות שלה ביישומים.
מבנה הליבה של בד ספוג הוא מערכת נקבוביות ברשת תלת-ממדית, שנוצרת על ידי מטריצה פולימרית בתהליך הקצף, היוצרת נקבוביות רבות המחוברות זו לזו או סגורות. הגודל, הפיזור והקישוריות של הנקבוביות נקבעים על פי פרמטרי הניסוח והתהליך, המשפיעים ישירות על צפיפות החומר, גמישותו, ספיגת הנוזל וחדירות האוויר. במבנה התאים הפתוח-, הנקבוביות מחוברות זו לזו, מה שמאפשר לנוזלים וגזים לחדור בחופשיות ולהישמר או לפרוק באמצעות פעולה נימית, מה שמעניק לבד ספוג ספיגה מצוינת, שחרור איטי ויכולות סינון. מבנה התא הסגור- נשלט על ידי בועות אוויר עצמאיות, ומחסום האוויר בין הבועות משפר את הבידוד התרמי של החומר, את בידוד הרעש ואת העמידות והעמידות בלחץ.
מנקודת מבט מכנית, האלסטיות של בד הספוג נובעת מהדפורמציה הפיכה של דפנות הבועות בלחץ, המשחזרת את צורתה המקורית לאחר הסרת הכוח החיצוני, תוך הסתמכות על כוח השיקום של שרשראות הפולימר. מאפיין ויסקו אלסטי זה מאפשר לו לספוג אנרגיית השפעה תחת עומס תוך הימנעות מסיכון הנזק של קשיחות יתר, מה שהופך אותו לשימוש נרחב ביישומים הדורשים פיזור לחץ, כגון אריזות ריפוד וציפוי כריות מושב.
לגבי אינטראקציות פני השטח, פני השטח הנקבוביים של הספוג מגדילים באופן משמעותי את שטח המגע בפועל עם האובייקט בו מגע. בשילוב עם תכונות הידרופיליות או אולאופיליות מתאימות, הוא יכול ללכוד ביעילות חלקיקים, נוזלים או כתמי שמן במהלך ניגוב או ספיחה. הגמישות שלו גם מאפשרת לו להתאים למשטחים מעוקלים לא סדירים, להפחית את ניקוי השטחים המתים ולשפר את אחידות העבודה.
מבחינת תכונות כימיות, בחירת המצע והתוספים קובעת את עמידות הממס של הספוג, עמידות בפני קורוזיה ותאימות ביולוגית. לדוגמה, פוליאוריטן עמיד בשמן- ושחיקה-, מתאים לניגוב תעשייתי; אלכוהול פוליוויניל הידרופילי שומר על יציבות מבנית במים ומפחית גירוי, עונה על הצרכים של יישומי ניקוי רפואיים ויומיומיים.
בסך הכל, עקרון העבודה של הספוג הוא תוצאה של ההשפעה הסינרגטית של המבנה המיקרו-נקבי שלו, תכונות מכניות פולימריות ותכונות כימיות של פני השטח. על ידי שליטה בגורמים אלה, ניתן להשיג פונקציות מותאמות אישית, החל מספיגת נוזלים חזקה לגמישות גבוהה, ובין בטיחות ביולוגית לסובלנות סביבתית, מתן תמיכה מדעית מוצקה ליישומים חוצי תעשייה-.
