[發明專利]水下柔性施羅德散射體復合結構及其制備方法

有效

• 申請號: 202010016736.3
• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN111171227B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 張凱;趙天宇;漸南南
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: C08F220/56
• 分類號: C08F220/56;C08F222/38;C08F220/54;C08J3/24;C08J3/28;G10K11/20;C08L33/26
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周天宇

一種水下柔性施羅德散射體復合結構及其制備方法。所述復合結構通過水凝膠聚合前驅體溶液紫外固化來制備，所述前驅體溶液包括：水凝膠單體、光引發劑、交聯劑、催化劑和水。所述制備方法包括將所述前驅體溶液澆筑到模板內的施羅德散射體上并紫外固化，由此得到所述水下柔性施羅德散射體復合結構。本發明的復合結構制備過程簡單，加工成本低，對垂直入射的聲波具有優良的散射作用，自適應性能好，柔韌性高，可敷設于不規則待保護設備表面。

技術領域

本發明涉及水下聲波調控技術領域，具體涉及一種水下柔性施羅德散射體復合結構及其制備方法。

背景技術

水下聲波調控技術用于保護水下設備，避免其被聲吶等主動探測裝置發現。現有的技術主要包括兩種，一種是在受保護設備表面敷設消聲瓦，吸收到達設備表面的聲波，缺點在于聲吶會觀測到一片陰影區域，導致受保護設備的位置暴露，而且深海下消聲瓦受高壓影響，吸聲性能會大幅下降；另一種技術是基于變換原理，在受保護設備的外面敷設具有各向異性模量的超材料(Metamaterials)，實現聲波的繞射，但是各向異性模量超材料的缺點在于為了實現各向異性模量，需要在厚度方向使用模量漸變的均質材料，受限于自然材料的模量范圍，需要多層均質材料，導致超材料的厚度往往和保護設備相同，體積龐大。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種水下柔性施羅德散射體復合結構及其制備方法，從而至少部分地解決上述技術問題。

為了實現上述目的，作為本發明的一個方面，提出了一種水凝膠聚合前驅體溶液，包括：

a.水凝膠單體，選自丙烯酰胺、N-異丙基酰胺中的一種或兩種，質量分數為5～25wt％；

b.光引發劑，引發聚合反應，質量分數為0.01～0.2wt％；

c.交聯劑，選自亞甲基雙丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺、雙丙酮丙烯酰胺、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯中的一種或多種，質量分數為0.01～0.1wt％；

d.四甲基乙二胺，質量分數為0.001～0.02wt％；

e.水。

作為本發明的另一個方面，還提出了一種水下柔性施羅德散射體復合結構的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，將如上所述的水凝膠聚合前驅體溶液各組分按照質量比溶于水中，真空脫氣處理，得到水凝膠聚合前驅體溶液；

步驟2，將步驟1得到的水凝膠聚合前驅體溶液注入預先制作的模板內，并按照固定間隔規則放入預先制作好的施羅德散射體形成施羅德散射體矩陣；其中注入溶液和放入施羅德散射體的過程中避免產生氣泡；

步驟3，將步驟2得到的模板內的整套裝置進行紫外光固化處理，得水下柔性施羅德散射體陣列。

作為本發明的再一個方面，還提出了一種通過如上所述的制備方法制備得到的水下柔性施羅德散射體復合結構。

基于上述技術方案，本發明所述的水下柔性施羅德散射體及其制備方法至少具備如下有益效果之一或部分：

(1)制備過程簡單，加工成本低，便于使用：普通的施羅德散射體的加工僅需要對金屬進行鉆孔和切削，水凝膠敷設實施方式簡單，易操作；

(2)對垂直入射的聲波具有優良的散射作用，減少垂直表面方向的反射，敷設于受保護裝置表面可用于避免被聲吶等主動探測設備發現；

(3)自適應性能好，柔韌性高，可敷設于不規則待保護設備表面。

附圖說明

圖1是本發明的水下柔性施羅德散射體的結構簡圖；

圖2是本發明的水下柔性施羅德散射體4*2矩陣(橫縱向分別排列4、2塊施羅德散射體)的制備流程圖。

具體實施方式