【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及浮力材料，具体涉及一种深海柔性耐压浮力材料。
技术介绍
1、为了承受深海的巨大压力，海洋装备通常利用金属耐压舱将人员或装备包裹其中。前者即为载人舱，后者根据装载设备的不同，称为计算机罐或者电池罐。这种形式在过去几十年间，发挥了巨大作用，是传统水下机器人的重要组成。传统金属耐压舱的质量和体积大，且刚性强，常规采用以环氧树脂为基体，混合空心玻璃微珠后形成的固体材料提供浮力。随着科技进步，柔性机器人因其自身的仿生特性、防撞击性能及环境适应性(如狭窄区域，弯折区域)，受到了越来越多的关注。然而，固体浮力材料不能变形，与柔性机器人很难匹配，无法充分发挥其柔性特征，导致柔性机器人长期停留在60米以浅的水域活动。
2、专利cn110041707b公布了一种柔性耐压浮力材料，采用硅胶作为基体，与空心玻璃微珠直接混合，浇筑后固化成型；专利cn116948412a公布了一种柔性耐压材料，采用猪油为基体，融化后与空心玻璃微珠混合，降温后即固化成型。二者成型后均为固体，且为了实现更高水平的耐压能力，基体组分越来越低，而空心玻璃微珠占比越来越大，材料硬度增加而柔性降低，且材料趋于脆性。另外，随着压力增加，固体浮力材料内部的空心玻璃微珠间距缩小，引发碰撞或者挤压，导致玻璃微珠破碎，基体受压填补空腔，进而损失浮力。
3、专利申请cn116280126a公布了一种具有深海环境自适应能力的深海液体机器人，其中涉及到一种被动浮力自适应模块，该模块利用了液体的可压缩性，在柔性囊内填充了低密度、高压缩系数的可压缩液体，当压力增加时
4、由上可知，现有的柔性耐压浮力材料存在不小的缺陷。因此，提出新的柔性耐压浮力材料方案是克服柔性机器人作业深度难题的重要技术手段，具有显著的现实意义。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提供了一种深海柔性耐压浮力材料，具有柔性好、耐压性强、浮力稳定的特点。
2、为达到上述目的，本专利技术采用的具体技术方案如下：
3、本专利技术的一方面，是提供深海柔性耐压浮力材料的结构组成。所述深海柔性耐压浮力材料包括弹性体、不可压缩液体和空心玻璃微珠；所述弹性体内至少有一个闭合的不与外界相通的空腔，所述不可压缩液体和空心玻璃微珠组成的混合液填充于所述的空腔。
4、具体的，所述弹性体是具备高弹性的材料，如硅胶，弹性体承受环境海水压力后向内收缩，将压力传递给内部填充的混合液。所述不可压缩液体是压缩系数低的液体，如水，水在常温常压条件下可视为不可压缩液体，但在高压下仍可被压缩，如在120兆帕(即全海深)条件下，体积收缩5.4％；所述不可压缩液体起到提供内压的作用，一方面对弹性体起到支撑作用，阻止其体积持续缩小，另一方面将压力施加给空心玻璃微珠承压。所述空心玻璃微珠是商用产品，作用是提供浮力；根据不同深度海水的压力等级选择对应耐压等级的空心玻璃微珠，其最高等级可承受全海深压力，以使浮力材料具备适应全海深作业的高耐压水平。
5、优选的，所述混合液中，空心玻璃微珠的体积占比至少要能够补偿不可压缩液体在不同深度海水压力下发生有限形变而产生的浮力变化。不可压缩液体在高压下一般会产生少量形变，导致浮力变小，本专利技术通过对应提高混合液中空心玻璃微珠的体积来弥补这部分变化浮力，使得浮力材料整体密度能够维持在比海水密度小的水平。本专利技术对应不同海水深度能够开发出对应压力等级(如100米级、500米级，1000米级...6000米级，8000米级...以及全海深级)的浮力材料，满足不同的作业深度需求，适用范围广。
6、例如：当所述弹性体为硅胶，所述不可压缩液体为水，浮力材料要在全海深压力下作业时，所述空心玻璃微珠的密度为0.65g/cm3(此时空心玻璃微珠为最高耐压等级，可承受全海压力)，所述混合液中，只要空心玻璃微珠的体积占比大于40％，材料总体密度即小于海水的密度，且所占体积越大，密度越低。
7、本专利技术浮力材料的原理如下：
8、不可压缩液体与空心玻璃微珠混合后，一同注入弹性体的空腔内，将空腔封闭，与弹性体构成一个整体。
9、基于不可压缩液体的低压缩性，当弹性体受压时，空腔内填充的液体仅发生有限变形。液体产生了能与外界压力抗衡的内部压力，阻止了弹性体的继续变形，实现压力平衡。而由于液体本身的流动性，且弹性体自身组分没有发生改变，因此并不影响材料整体的柔性特征，仍可以弯折或扭转来适应不同环境空间，灵活度高。
10、不可压缩液体的低压缩性使得本专利技术浮力材料压缩形变量小，且这部分形变量产生的浮力变化可以容易地通过调节空心玻璃微珠的比例得到有效补偿，避免了压缩形变导致的浮力供给能力下降的问题；并且空腔容积远大于空心玻璃微珠的直径，在材料发生有限变形时，内部的空心玻璃微珠不会发生相互碰撞或挤压乃至破坏的情况，从而保证了浮力的持续稳定。
11、本专利技术的另一方面，是提供上述深海柔性耐压浮力材料的制备方法，具体可采用以下两种中的任意一种：
12、方法一：
13、s11.利用失蜡法，制造与空腔形状相同的蜡模，蜡模的形态可以很多样，如柱状、球柱串联、球形或网格状等；
14、s12.将蜡模置入模具内，灌入弹性体液体，将蜡模覆盖，蜡模末端的突起应露出；s13.待弹性体液体固化后，加热使蜡模融化，蜡模融化后通过凸起处形成的通道流出，从而使弹性体内部形成空腔；
15、s14.将不可压缩液体和空心玻璃微珠混合搅匀后，注入空腔；
16、s15.封闭空腔，即可获得所述浮力材料。
17、方法二：
18、s21.利用弹性体空心管，将不可压缩液体和空心玻璃微珠的混合液体直接注入空心管内；
19、s22.将空心管两端封闭，置于模具内；
20、s23.向模具内灌入弹性体液体，待固化后即可获得所述浮力材料。
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【技术保护点】
1.一种深海柔性耐压浮力材料，其特征在于：包括弹性体(1)、不可压缩液体(2)和空心玻璃微珠(3)；所述弹性体(1)内至少有一个闭合的不与外界相通的空腔，所述不可压缩液体(2)和空心玻璃微珠(3)组成的混合液填充于所述的空腔。
2.根据权利要求1所述的深海柔性耐压浮力材料，其特征在于：所述混合液中，空心玻璃微珠(3)的体积占比至少要能够补偿不可压缩液体(2)在不同深度海水压力下发生有限形变而产生的浮力变化。
3.根据权利要求2所述的深海柔性耐压浮力材料，其特征在于：当所述弹性体(1)为硅胶，所述不可压缩液体(2)为水，浮力材料要在全海深压力下作业时，所述空心玻璃微珠(3)的密度为0.65g/cm3，所述混合液中，空心玻璃微珠(3)的体积占比大于40％。
4.根据权利要求1所述的深海柔性耐压浮力材料，其特征在于：其制备方法如下：
5.根据权利要求1所述的深海柔性耐压浮力材料，其特征在于：其制备方法如下：
【技术特征摘要】
1.一种深海柔性耐压浮力材料，其特征在于：包括弹性体(1)、不可压缩液体(2)和空心玻璃微珠(3)；所述弹性体(1)内至少有一个闭合的不与外界相通的空腔，所述不可压缩液体(2)和空心玻璃微珠(3)组成的混合液填充于所述的空腔。
2.根据权利要求1所述的深海柔性耐压浮力材料，其特征在于：所述混合液中，空心玻璃微珠(3)的体积占比至少要能够补偿不可压缩液体(2)在不同深度海水压力下发生有限形变而产生的浮力变化。
...【专利技术属性】
技术研发人员：罗瑞龙，宋婷婷，王芳，吴瑜，张锦飞，
申请(专利权)人：上海海洋大学，
类型：发明
国别省市：
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