CN115093737A - 水下物体空腔漏点光学指示材料、方法及空腔结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及船舶技术领域，尤其涉及一种水下物体空腔漏点光学指示材料、方法及空腔结构。该光学指示材料包括聚集诱导荧光分子、聚合物基体，聚集诱导荧光分子分散于聚合物中；利用聚集诱导发光，遭遇泄露进水时，用紫外线照射水下物体空腔，即当不良溶剂(如水)的渗入导致溶解度下降而使聚集诱导荧光分子聚集甚至结晶，使其具有荧光发射效应，水下物体空腔内的漏点指示材料激发出可见光荧光点，可见光荧光点处即为物体空腔漏点。本发明具有材料选择范围宽、光学性能调节余地大的特点。
Description
技术领域
本发明涉及船舶技术领域，尤其涉及一种水下物体空腔漏点光学指示材料、方法及空腔结构。
背景技术
目前，对于一般的物体空腔漏点检测，可以采用真空溶剂挥发法(公开号为CN111272351A中国专利)、超声法(如：航天器环境工程,2010,(6):739)和质谱法(真空科学与技术学报,2011,(1):5)等。具体地真空系统漏点快速非接触检测方法，包括在真空系统待检测区域施加低沸点液体；对真空系统待检测区域所处环境中各处温度进行探测；根据所探测到低温位点集聚区域定位真空系统漏点。该方法虽然操作简单，定位速度快，检测效率高，抗干扰能力强，但是其应用环境均在大气场景中，无法用于水下场景。
而在船、舰、艇和潜航器等水下设备中，水下物体空腔漏点检测受限于周围水环境，很难实现在线快速检测。
发明内容
(1)要解决的技术问题
本发明提出一种水下物体空腔漏点光学指示材料、方法及空腔结构，以解决现有技术存在的水下设备中，水下物体空腔漏点检测受限于周围水环境，很难实现在线快速检测的问题。
(2)技术方案
本发明一方面提供的水下物体空腔漏点光学指示材料包括：
聚集诱导荧光分子；
聚合物基体；
聚集诱导荧光分子分散于聚合物中，浓度为0.1～5％。
其中，所述的聚集诱导荧光分子为六苯基噻咯、四苯乙烯、二苯基二苯并环戊二烯、四苯基吡嗪、二乙烯基蒽中的一种或几种。
其中，所述聚合物为聚氨酯、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚脲、纤维素中的一种或几种。
本发明另一方面提供的水下物体空腔结构包括水下物体空腔和设置在所述水下物体空腔内的指示材料，所述指示材料为权利要求1-3任一项所述的水下物体空腔漏点光学指示材料。
其中，所述指示材料采用喷涂、刷涂和粘贴中的一种或几种方法附着于在水下物体空腔内，层厚为10μm～2mm。
其中，所述水下物体空腔几何容积为为1～30mL。
本发明再一方面提供一种水下物体空腔漏点光学指示方法，其包括步骤：
S1、在水下物体空腔内放置漏点指示材料；
S2、遭遇泄露进水时，用紫外线照射水下物体空腔；
S3、若水下物体空腔内的漏点指示材料激发出可见光荧光点，可见光荧光点处即为物体空腔漏点。
其中，所述紫外线为250～410nm紫外线。
(3)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：
采用聚集诱导荧光分子和聚合物基体制备光学指示材料，其中聚集诱导荧光分子分散于聚合物中，利用聚集诱导发光原理，使光学指示材料能指示水下物体空腔漏点，具体浓度选为0.1～5％，更能发挥光学指示作用，具体地，聚集诱导发光(AIE)现象，是指这一类分子在均匀分散溶解的状态下不发光，当不良溶剂(如水)的渗入导致溶解度下降而使AIE分子聚集甚至结晶，使其具有荧光发射效应。AIE分子从单分子态弱荧光到聚集态强荧光转换的机理是分子内运动受限机理模型，即：在有机相容体系下，AIE分子内部的一些基团有着活跃的相对运动(例如振动和转动)，处于激发态的分子通过振动或转动形式将光能以热能等形式消耗，荧光效率因而降低；而当这些分子在不良溶解态(水渗入)聚集在一起时，彼此的牵制作用限制了分子内部的运动，荧光输出形式的能量比例增加，从而表现出荧光增强的现象；在水下环境中如有漏点导致水渗入空腔，则在紫外线照射下，从漏点可激发出的可见光荧光点从而指示出物体空腔漏点。本发明具有材料选择范围宽、光学性能调节余地大和制备工艺简单的优点。
附图说明
图1为本发明水下物体空腔漏点光学指示方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明实施例的一种水下物体空腔漏点光学指示材料，其特征在于：包括：
聚集诱导荧光分子；
聚合物基体；
聚集诱导荧光分子分散于聚合物中，浓度为0.1～5％。
上述实施例中，采用聚集诱导荧光分子和聚合物基体制备光学指示材料，其中聚集诱导荧光分子分散于聚合物中，利用聚集诱导发光原理，使光学指示材料能指示水下物体空腔漏点，具体浓度选为0.1～5％，更能发挥光学指示作用，具体地，聚集诱导发光(AIE)现象，是指这一类分子在均匀分散溶解的状态下不发光，当不良溶剂(如水)的渗入导致溶解度下降而使AIE分子聚集甚至结晶，使其具有荧光发射效应。AIE分子从单分子态弱荧光到聚集态强荧光转换的机理是分子内运动受限机理模型，即：在有机相容体系下，AIE分子内部的一些基团有着活跃的相对运动(例如振动和转动)，处于激发态的分子通过振动或转动形式将光能以热能等形式消耗，荧光效率因而降低；而当这些分子在不良溶解态(水渗入)聚集在一起时，彼此的牵制作用限制了分子内部的运动，荧光输出形式的能量比例增加，从而表现出荧光增强的现象；在水下环境中如有漏点导致水渗入空腔，则在紫外线照射下，从漏点可激发出的可见光荧光点从而指示出物体空腔漏点。
具体地，聚集诱导荧光分子为六苯基噻咯、四苯乙烯、二苯基二苯并环戊二烯、四苯基吡嗪、二乙烯基蒽中的一种或几种。当然也可以选用其他聚集诱导荧光分子。
具体地，聚合物为聚氨酯、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚脲、纤维素中的一种或几种。当然也可以选用其他聚合物。
本发明另一方面提供的水下物体空腔结构包括水下物体空腔和设置在水下物体空腔内的指示材料，指示材料为上述的水下物体空腔漏点光学指示材料。
所述指示材料采用喷涂、刷涂和粘贴中的一种或几种方法附着于在水下物体空腔内，层厚为10μm～2mm。当然也可以选用其他粘结形式。
一般地，所述水下物体空腔几何容积为为1～30mL。
如图1所示，本发明另一方面还提供了水下物体空腔漏点光学指示方法，其包括步骤：
S1、在水下物体空腔内放置漏点指示材料；
S2、遭遇泄露进水时，用紫外线照射水下物体空腔；
S3、若水下物体空腔内的漏点指示材料激发出可见光荧光点，可见光荧光点处即为物体空腔漏点(判断物体空腔漏点)。
该实施例方法中，在水下物体空腔内放置漏点指示材料，利用聚集诱导发光原理，遭遇泄露进水时，用紫外线照射水下物体空腔，即当不良溶剂(如水)的渗入导致溶解度下降而使AIE分子聚集甚至结晶，使其具有荧光发射效应，水下物体空腔内的漏点指示材料激发出可见光荧光点，可见光荧光点处即为物体空腔漏点。
具体地，所述紫外线为250～410nm紫外线。
为了进一步理解本发明的技术方案，下面进一步详细描述。
实施例1
将分散有1％的六苯基噻咯的聚氨酯材料，喷涂于几何容积为10mL的封闭空腔内，涂层厚度控制为100μm。在水下环境中如有漏点导致水渗入空腔，则在254nm紫外线照射下，从漏点可激发出的可见光荧光点从而指示出物体空腔漏点。
实施例2
将分散有0.1％的四苯乙烯的聚乙二醇材料，刷涂于几何容积为1mL的封闭空腔内，涂层厚度控制为10μm。在水下环境中如有漏点导致水渗入空腔，则在360nm紫外线照射下，从漏点可激发出的可见光荧光点从而指示出物体空腔漏点。
实施例3
将分散有5％的二苯基二苯并环戊二烯的聚乙烯醇材料，粘贴于几何容积为30mL的封闭空腔内，涂层厚度控制为2mm。在水下环境中如有漏点导致水渗入空腔，则在410nm紫外线照射下，从漏点可激发出的可见光荧光点从而指示出物体空腔漏点。
对比例
将聚氨酯材料，喷涂于几何容积为10mL的封闭空腔内，涂层厚度控制为100μm。在水下环境中如有漏点导致水渗入空腔，则在254nm紫外线照射下，并无光学信号可指示物体空腔漏点。
本发明具有如下优势：材料选择范围宽、光学性能调节余地大和制备工艺简单。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不限制于本发明。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围内。
Claims (8)
1.一种水下物体空腔漏点光学指示材料，其特征在于：包括：
聚集诱导荧光分子；
聚合物基体；
聚集诱导荧光分子分散于聚合物中，浓度为0.1～5％。
2.根据权利要求1所述的船舶大口径排气管防水炮装置，其特征在于，所述的聚集诱导荧光分子为六苯基噻咯、四苯乙烯、二苯基二苯并环戊二烯、四苯基吡嗪、二乙烯基蒽中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的船舶大口径排气管防水炮装置，其特征在于，所述聚合物为聚氨酯、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚脲、纤维素中的一种或几种。
4.一种水下物体空腔结构，其特征在于，包括水下物体空腔和设置在所述水下物体空腔内的指示材料，所述指示材料为权利要求1-3任一项所述的水下物体空腔漏点光学指示材料。
5.根据权利要求4所述的水下物体空腔结构，其特征在于，所述指示材料采用喷涂、刷涂和粘贴中的一种或几种方法附着于在水下物体空腔内，层厚为10μm～2mm。
6.根据权利要求5所述的水下物体空腔结构，其特征在于，所述水下物体空腔几何容积为为1～30mL。
7.一种水下物体空腔漏点光学指示方法，其特征在于，其包括步骤：
S1、在水下物体空腔内放置漏点指示材料；
S2、遭遇泄露进水时，用紫外线照射水下物体空腔；
S3、若水下物体空腔内的漏点指示材料激发出可见光荧光点，可见光荧光点处即为物体空腔漏点。
8.根据权利要求7所述的水下物体空腔漏点光学指示方法，其特征在于，所述紫外线为250～410nm紫外线。
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