一种宽带可调参数的声速梯度柔性凝胶材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种宽带可调参数的声速梯度柔性凝胶材料的制备方法，包括以下步骤：S1，向高分子化合物单体溶液中加入甘油，搅拌均匀，再加入引发剂和交联剂，搅拌均匀，除泡后得前驱体溶液；S2，固化所述前驱体溶液得凝胶材料；S3，将硅弹性体溶液均匀涂抹于所述凝胶材料表面，再次固化后得到所述的宽带可调参数的声速梯度柔性凝胶材料。该宽带可调参数的声速梯度柔性凝胶材料具有宽带性，同时可以实现在一定范围内的声速调控。一定范围内的声速调控。一定范围内的声速调控。

【技术实现步骤摘要】
一种宽带可调参数的声速梯度柔性凝胶材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种宽带可调参数的声速梯度柔性凝胶材料及其制备方法，属于声学材料


技术介绍

[0002]声速梯度材料是指具有特定声速或声学折射率变化的梯度材料。声速梯度材料在自然界是不存在的，需要进行人工设计实现。声子晶体和声学超材料能够实现声波非凡的传播特性，在低频范围内的非共振声子晶体表现为均匀非色散材料，通过调控其等效参数可以实现声速梯度材料。目前，制备声速梯度材料的方法主要有在声子晶体和声学超材料的基础上调控散射体的填充率、旋转三角形散射体的角度、制备空间卷曲结构等。然而，利用上述方法设计的人工器件性能有限，主要由于以下几个方面的原因造成：一、散射体的多重散射效应会造成人工器件的透声性较差，内部能量损耗较大；二、刚性特性使得人工器件难以达到宽带可调的目的；三、声阻抗失配限制了声波能量的传输效率。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种宽带可调参数的声速梯度柔性凝胶材料及其制备方法，可以有效解决上述问题。
[0004]本专利技术是这样实现的：
[0005]一种宽带可调参数的声速梯度柔性凝胶材料的制备方法，包括以下步骤：
[0006]S1，向高分子化合物单体溶液中加入甘油，搅拌均匀，再加入引发剂和交联剂，搅拌均匀，除泡后得前驱体溶液；
[0007]S2，固化所述前驱体溶液得凝胶材料；
[0008]S3，将硅弹性体溶液均匀涂抹于所述凝胶材料表面，再次固化后得到所述的宽带可调参数的声速梯度柔性凝胶材料。
[0009]作为进一步改进的，高分子化合物单体选自丙烯酰胺、聚乙烯醇、丙烯酸、海藻酸钠、明胶中的一种或几种。
[0010]作为进一步改进的，所述引发剂为热引发剂或光引发剂。
[0011]作为进一步改进的，当所述引发剂为热引发剂时，步骤S2具体为：将所述前驱体溶液转移至模具中，在50
‑
60℃下恒温加热后，冷却至室温，得到所述凝胶材料。
[0012]当所述引发剂为光引发剂时，步骤S2具体为：将将所述前驱体溶液转移至模具中，在紫外光条件下静置1
‑
2h进行固化，得到所述凝胶材料。
[0013]作为进一步改进的，所述硅弹性体选自Ecoflex、Dragon Skin、聚二甲基硅氧烷中的一种或者几种。
[0014]作为进一步改进的，所述高分子化合物单体溶液的质量分数为5
‑
70％。
[0015]作为进一步改进的，所述甘油的加入量为甘油与高分子化合物单体溶液中水的质量比为0
‑
2:1。
[0016]作为进一步改进的，步骤S3中，所述再次固化为在45
‑
60℃下恒温加热后冷却至室温。
[0017]一种上述的方法制备的宽带可调参数的声速梯度柔性凝胶材料。
[0018]本专利技术的有益效果是：
[0019]本专利技术的声速梯度柔性凝胶材料具有高透声性，声波在其中的传播损耗极小，克服了传统声学材料的多重散射效应会造成的透声性较差的问题。
[0020]本专利技术将高声速溶剂甘油作为分散介质加入到高分子化合物单体溶液中，制备成宽带可调参数的声速梯度柔性凝胶材料，可以通过改变高声速溶剂、高分子化合物单体的浓度实现宽带声波在一定范围内的声速调控，在较宽的声波频率范围内(500kHz至2MHz)，声速基本一致，具有宽带性，克服了传统的声学材料刚性特性使得人工器件难以达到参数可调的目的。
[0021]本专利技术的宽带可调参数的声速梯度柔性凝胶材料的声阻抗与水较为接近，容易达到阻抗匹配，实现声波能量的高效传输。
[0022]本专利技术将硅弹性体薄膜均匀地包覆到凝胶材料表面，使声速梯度柔性凝胶材料在外界水环境下具有良好的抗溶胀性，其在水下实际应用中声学性能保持稳定；同时使声速梯度柔性凝胶材料具有一定程度的柔韧性与弹性。
[0023]本专利技术的宽带可调参数的声速梯度柔性凝胶材料的原料低廉，制备工艺简单、操作方便，可以根据需求设计模具以制备不同初始形态的柔性材料。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0025]图1为本专利技术实施例1、2、3和对比例1提供的可调参数的声速梯度柔性凝胶材料的实物图。
[0026]图2为本专利技术实施例1、2、3和对比例1提供的可调参数的声速梯度柔性凝胶材料在频率为500kHz测试下的声速测量结果图。
[0027]图3为本专利技术实施例1提供的可调参数的声速梯度柔性凝胶材料在不同频率声波测试下的声速测量结果图。
[0028]图4为本专利技术实施例1提供的可调参数的声速梯度柔性凝胶材料在频率为500kHz测试下的声衰减系数测量结果图。
[0029]图5为本专利技术实施例1提供的可调参数的声速梯度柔性凝胶材料的声强透射系数曲线。
具体实施方式
[0030]为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领
域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]在本专利技术的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0032]本专利技术实施例提供一种宽带可调参数的声速梯度柔性凝胶材料的制备方法，包括以下步骤：
[0033]S1，向高分子化合物单体溶液中加入甘油，搅拌均匀，再加入引发剂和交联剂，搅拌均匀，除泡后得前驱体溶液。
[0034]S2，固化所述前驱体溶液得凝胶材料。
[0035]S3，将硅弹性体溶液均匀涂抹于所述凝胶材料表面，再次固化后得到所述的宽带可调参数的声速梯度柔性凝胶材料。
[0036]在本专利技术实施例中，高分子化合物用于形成非共价交联网络，作为凝胶基体，以实现液体到柔性固体的转变。通过改变高分子化合物单体的浓度，改变凝胶基体的交联密度，可以初步调控凝胶材料的声速，也可以调控其力学性能。所述高分子化合物单体形成网络本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽带可调参数的声速梯度柔性凝胶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，向高分子化合物单体溶液中加入甘油，搅拌均匀，再加入引发剂和交联剂，搅拌均匀，除泡后得前驱体溶液；S2，固化所述前驱体溶液得凝胶材料；S3，将硅弹性体溶液均匀涂抹于所述凝胶材料表面，再次固化后得到所述的宽带可调参数的声速梯度柔性凝胶材料。2.根据权利要求1所述的宽带可调参数的声速梯度柔性凝胶材料的制备方法，其特征在于，高分子化合物单体选自丙烯酰胺、聚乙烯醇、丙烯酸、海藻酸钠、明胶中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的宽带可调参数的声速梯度柔性凝胶材料的制备方法，其特征在于，所述引发剂为热引发剂或光引发剂。4.根据权利要求3所述的宽带可调参数的声速梯度柔性凝胶材料的制备方法，其特征在于，当所述引发剂为热引发剂时，步骤S2具体为：将所述前驱体溶液转移至模具中，在50
‑
60℃下恒温加热后，冷却至室温，得到所述凝胶材料。5.根据权利要求3所述的宽带可调参数的声速梯度柔性凝胶材料的制备方法，其特征在于，当所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金虎，惠健刚，张宇，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：