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固体浮力材料

/solid buoyancy material/
最后更新 2022-01-20
浏览 133
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应用在海洋环境中具有浮力的由无机轻质填充材料填充到有机高分子材料中,经物理化学反应得到的固态化合物。

英文名称
solid buoyancy material
所属学科
海洋学

从宏观上看,该材料是一种低密度、高强度、少吸水的聚合物基固体材料,具有密度低、吸水率低、机械强度高、耐腐蚀、可进行二次机械加工等特点,能够满足水下不同的应用要求。基于其密度低耐压高的特性,该材料主要为水下作业装备提供所需的浮力,根据需要可对其表面进行喷刷涂层或保护层处理,常制作加工成浮体、浮标等配重产品,也可直接进行机加工成形为产品零部件,具有既能满足产品结构的力学要求、又能大大降低产品重量等多种功能。该材料的应用实现了金属结构件难以实现的功能。

深海高强度固体浮力材料一般采用浮力介质(空心微球)与高强度树脂复合而成。国际上可达到的材料密度为0.4~0.6克/立方厘米,耐压强度则在40兆~100兆帕,已经在海洋装备中得到广泛的应用。空心微球是一种内部充满气体的特殊结构材料,根据其材料不同,主要分为有机质复合微球和无机质复合微球两类。对有机质复合微球的研究比较活跃,如聚苯乙烯空心微球、聚甲基丙烯酸甲酯空心微球等。无机质微球的制备材料主要有玻璃、陶瓷、硼酸盐、碳、飞灰漂珠、三氧化二铝、二氧化硅等。空心玻璃微珠有很多优异性能,比如质量轻、密度小、导热率低、强度高。此外,轻质合成复合塑料是由复合泡沫与低密度填料比如中空塑料或大直径玻璃球组合改性而成;化学泡沫塑料复合材料是利用化学发泡法制成的泡沫复合材料。这两类材料在深海固体浮力材料中也有重要应用。

从20世纪60年代末,美国、日本、俄罗斯等国家就开始研制固体浮力材料,形成了系列化、标准化产品,广泛地应用于深海海底的开发事业中。例如,在潜水器技术中已得到应用,并能在水下数千米的深度下安全使用。在国家高科技计划的组织支持下,中国国内一些单位开展了固体浮力材料的研制工作。中国已具备较好的深海浮力材料制造能力,如4500米级“深海勇士号载人深潜器的浮力材料就是中国单位生产提供的,这表明中国具备了大深度低密度浮力材料制造的能力。

  • 陈鹰,黄豪彩,瞿逢重,等.海洋技术教程.2版.杭州:浙江大学出版社,2018.
  • 陈先.固体浮力材料.北京:化学工业出版社,2011.

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