CN109942862B - 一种基于油凝胶的深海耐高压柔性浮力材料及其应用、耐高压深海电子元器件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于油凝胶的深海耐高压柔性浮力材料及其应用，以及包括该耐高压基于油凝胶的深海耐高压柔性浮力材料的深海电子元器件及其制备方法。该基于油凝胶的深海耐高压柔性浮力材料包括油凝胶和包覆在油凝胶外表面的柔性保护层。本发明基于油凝胶的深海耐高压柔性浮力材料在具备深海耐高压特性的同时，其材料轻便，制备工艺简单，节约成本。
Description
技术领域
本发明涉及浮力材料领域，尤其涉及一种基于油凝胶的深海耐高压柔性浮力材料及其应用、耐高压深海电子元器件及其制备方法。
背景技术
随着人类对于自然改造进程的加快,陆地上的非可再生资源愈来愈匮乏,如石油、天然气等资源的紧缺问题已经引起人们的重视,于是人们将目光转向海洋,海洋占地球表面积70％以上，人类以探索的海底只有5％，还有95％的大海海底是未知的。对于海洋资源的开发显得愈加重要和紧迫。濒临海洋的大多国家正在加大开发海洋资源的步伐,然而对海洋资源的开发较陆地资源开发更加困难,海洋资源开发需要进行大量的深水环境作业,如海底油气开采、海底管道及电缆的铺设以及海底水质等物质的采样等。由于深海压力极高,水深每增加10m,就相当于压力增加1个大气压，因此海底探测设备必须具有耐高压的能力。
以往的耐高压材料，以金属为主，但由于金属外壳过于笨重，需要在使用时附带浮力材料，使得整套设备非常庞大。因此需要一种既可以耐高压作为保护材料又可以提供浮力且轻便的材料。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于油凝胶的深海耐高压柔性浮力材料及其应用，以及包括该耐高压基于油凝胶的深海耐高压柔性浮力材料的深海电子元器件及其制备方法。本发明基于油凝胶的深海耐高压柔性浮力材料在具备深海耐高压特性的同时，其材料轻便，制备工艺简单，节约成本。
为达到上述目的，本发明提供了一种基于油凝胶的深海耐高压柔性浮力材料包括绝缘的油凝胶和包覆在所述油凝胶外表面的保护层。
作为对本发明进一步的改进，所述油凝胶的密度在0.9g/cm3以内，油凝胶的密度越小，其单位体积提供的浮力越大。
作为对本发明进一步的改进，所述油凝胶中添加有液体油，用来改变油凝胶的密度，从而可以适应不同的应用场合。
作为对本发明进一步的改进，所述保护层由柔性绝缘密封材料构成。
所述保护层的作用是保护油凝胶内部的液体油，防止液体油流出。
作为优选，所述保护层可以为dragon skin或者PDMS等无孔软材料。
所述油凝胶作为深海电子器件保护材料及浮力材料的应用，所述油凝胶在实际应用时，内部包裹着电子元器件或电源，外部由软材料保护层覆盖。
本发明还提供一种耐高压深海电子元器件，包括基于油凝胶的深海耐高压柔性浮力材料。
油凝胶绝缘性好，包裹的电子元器件可以在一万伏特以上电压下工作，而不会漏电，作为电子元器件的浮力材料，油凝胶密度越小越好。
本发明还提供一种耐高压深海电子元器件的制备方法，包括以下步骤：
S1准备好电子元器件和电源，并进行无尘处理；同时准备好合适的油凝胶模具；
S2配置适量油凝胶并离心除去气泡；
S3将电子元器件及电源置于模具中，倒入适量的油凝胶，使之刚好淹没所有电子元器件及电源；
S4将模具及油凝胶置于真空干燥箱中，进行抽真空处理；
S5待油凝胶固化后取出；
S6再次配置适量油凝胶，对电子元器件及电源再次包裹一层油凝胶，并重复步骤S4；
S7待再次固化后，油凝胶外表面涂抹一层dragon skin或者PDMS。
本发明的有益的技术效果在于：本发明相对于传统的浮力材料，具有性质柔软，可浇铸的特点，其形状可以任意定制，此外，可耐高静水压强，应用于深海。成本低廉，制作过程简单。
附图说明
图1为本发明耐高压深海电子元器件的结构示意图。
其中：1-保护层，2-LED灯，3-油凝胶，4-导线，5-电池。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，例如“顺时针”、“逆时针”、“向上”、“向下”等，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
如图1所示，本发明提供了一种基于油凝胶的深海耐高压柔性浮力材料，包括绝缘的油凝胶3和包覆在所述油凝胶外表面的保护层1。
所述油凝胶的密度在0.9g/cm3以内，油凝胶的密度越小，其单位体积提供的浮力越大。
所述油凝胶中添加有液体油，用来改变油凝胶的密度，从而可以适应不同的应用场合。
所述保护层由柔性绝缘密封材料构成；所述保护层的作用是保护油凝胶内部的液体油，防止液体油流出；所述保护层可以为dragon skin或者PDMS等无孔软材料。
本发明还提供一种耐高压深海电子元器件，包括基于油凝胶的深海耐高压柔性浮力材料。
本发明还提供一种耐高压深海电子元器件的制备方法，包括以下步骤：
S1准备好电子元器件和电源，并进行无尘处理；同时准备好合适的油凝胶模具；
S2配置适量油凝胶并离心除去气泡；
S3将电子元器件及电源置于模具中，倒入适量的油凝胶，使之刚好淹没所有电子元器件及电源；
S4将模具及油凝胶置于真空干燥箱中，进行抽真空处理；
S5待油凝胶固化后取出；
S6再次配置适量油凝胶，对电子元器件及电源再次包裹一层油凝胶，并重复步骤S4；
S7待再次固化后，油凝胶外表面涂抹一层dragon skin或者PDMS。
所述步骤S2具体还包括：
将500份的十二烷基丙烯酸酯和1份的亚己基双丙烯酸酯置于玻璃容器中，混合均匀；
称取5份的过氧化苯甲酰固体加入容器中；
将容器内溶液加热到50℃至60℃之间，采用玻璃棒或磁力搅拌器将过氧化苯甲酰固体溶解于反应溶液中；
待容器中溶液冷却至室温后，加入5份N,N-双甲基苯胺于溶液中，快速搅拌均匀；
加入150份液体石蜡于溶液中并搅拌均匀；
将配置好的溶液置于离心机中，离心除去气泡。
将离心后的溶液倒入准备好的含有所要包裹的LED灯2,、导线4和电池5的模具中。
然后将模具置于真空干燥箱中，压力调制到-0.1MPa，温度25℃，进行抽真空处理。
24小时后，待油凝胶固化后取出油凝胶。
再次配置油凝胶，将已固化的油凝胶置于未固化的油凝胶中，让所有电子元器件完全包裹，并置于真空干燥箱再次固化。
油凝胶3完全固化后，配置一定量的PDMS，涂抹在油凝胶表面，固化后，形成保护层1。
根据所用的要求，可以调整油凝胶内相应材料的用量来调节粘性和硬度：增加过氧化苯甲酰及N,N-双甲基苯胺用量可以降低油凝胶的并粘性；增加亚己基双丙烯酸酯用量可以提高油凝胶的硬度。
以上所述的具体实施方式对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的最优选实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种耐高压深海电子元器件的制备方法，包括基于油凝胶的深海耐高压柔性浮力材料，所述深海耐高压柔性浮力材料包括油凝胶和包覆在油凝胶外表面的保护层，所述油凝胶的密度在0.9g/cm3以内，所述油凝胶中添加有液体油，所述油凝胶是绝缘的，所述保护层为dragon skin或者PDMS；
其特征在于，包括以下步骤：
S1准备好电子元器件和电源，并进行无尘处理；同时准备好合适的油凝胶模具；
S2配置适量油凝胶并离心除去气泡：将500份的十二烷基丙烯酸酯和1份的亚己基双丙烯酸酯置于玻璃容器中，混合均匀；称取5份的过氧化苯甲酰固体加入容器中；将容器内溶液加热到50℃至60℃之间，采用玻璃棒或磁力搅拌器将过氧化苯甲酰固体溶解于反应溶液中；待容器中溶液冷却至室温后，加入5份N,N-双甲基苯胺于溶液中，快速搅拌均匀；加入150份液体石蜡于溶液中并搅拌均匀；将配置好的溶液置于离心机中，离心除去气泡；S3将电子元器件及电源置于模具中，倒入适量的油凝胶，使之刚好淹没所有电子元器件及电源；
S4将模具及油凝胶置于真空干燥箱中，进行抽真空处理；
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