本发明涉及吸声材料，具体涉及一种潜艇用类微穿孔板/类空腔低探测消声材料。
背景技术：
1、在现代战争和国防安全领域，潜艇具有重要的战略地位和威慑作用，是衡量一个国家军事水平及工业化程度的重要标志之一。声波是海洋中能够远距离传输有效信息的唯一载体，因此作为典型的匿踪载具，潜艇的水声隐身性能，即水下吸声性能可谓其“生命线”。现阶段，在潜艇表面及内部铺覆各类消声材料是实现潜艇水声隐身的主要途径。
2、目前，均质高分子聚合物消声材料在水声领域中有着广泛的应用，均质高分子聚合物消声材料一般常用橡胶和聚氨酯，它们的密度与水相似，很容易实现特定的水声功能要求。但均质高分子聚合物消声材料的衰减系数通常与频率的平方成正比，对低频声波吸收需要较大材料尺寸，因此常显得笨重。此外，这类材料强度较低，不耐静水压力，难以满足深海高静水压力环境的需求。由于这些限制，均质高分子吸声材料在力学性能和中低频吸声性能方面(2khz至5khz)存在明显不足，而且现有材料的厚度通常超过25mm。为此，本发明提出一种新的潜艇用消声材料及制备方法。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了克服现有技术中的问题，提供一种潜艇用类微穿孔板/类空腔低探测消声材料，实现了在低厚度下力学性能和中低频吸声性能的提升。
2、本发明的一种潜艇用类微穿孔板/类空腔低探测消声材料，包括：聚氨酯基体、气凝胶基体和3d间隔织物；
3、所述气凝胶基体是由海藻酸钠溶液和琼脂溶液制成的双网络海藻酸钠复合气凝胶，所述气凝胶基体复合填充在3d间隔织物的上下面层之间，以使所述气凝胶基体与3d间隔织物的间隔丝之间形成类空腔消声结构；
4、所述聚氨酯基体填充在3d间隔织物的上下面层之间，以使聚氨酯基体与3d间隔织物的间隔丝之间形成类微穿孔板消声结构；所述聚氨酯基体位于所述气凝胶基体的上层。
5、作为优选方式，所述3d间隔织物的上面层为声波入射面，下面层为声波反射面，所述3d间隔织物的上面层为菱形网孔组织形成的针织物，下面层为编链组织和衬纬组织复合形成的针织物。
6、作为优选方式，所述3d间隔织物的间隔丝的直径小于0.25mm。
7、作为优选方式，消声材料厚度在5-10mm，密度保持在0.5-0.9g/cm3，95h的压缩蠕变厚度保持率73％以上，在水中，低频1500hz范围内，吸声系数峰值达到0.82。
8、作为优选方式，本发明上述潜艇用类微穿孔板/类空腔低探测消声材料的制备方法，包括以下步骤：
9、织造3d间隔织物，在模具中涂抹脱模剂，将裁剪好的3d间隔织物铺入模具中；
10、配制琼脂/海藻酸钠共混物，将共混物倒入放置有间隔丝织物的模具中，在室温下静置使其交联，然后再将整体浸入氯化钙溶液中，使其交联，洗涤、预冷冻后获得冷冻样品，在小于1pa的真空环境下冷冻干燥，制备出结构稳定的双网络海藻酸钠复合气凝胶；
11、对所述双网络海藻酸钠复合气凝胶进行疏水性整理，得到低密度疏水性双网络海藻酸钠复合气凝胶，将低密度疏水性双网络海藻酸钠复合气凝胶填充在3d间隔织物的上下面层之间，形成类空腔消声结构；
12、将多元醇、异氰酸酯以1:1的体积比混合均匀，铺覆在类空腔消声结构上方后发泡形成聚氨酯泡沫；聚氨酯泡沫与嵌入的间隔丝共同形成类填充微穿孔板结构，静置后脱模，获得潜艇用类微穿孔板/类空腔低探测消声材料。
13、作为优选方式，避光条件下在二甲苯溶液中加入十八烷基三氯硅烷，即ots，形成体积分数为1％-5％的ots/二甲苯溶液；将双网络海藻酸钠复合气凝胶浸入ots/二甲苯溶液中，随后用二甲苯洗涤，除去多余的改性剂和副产物；
14、将二甲苯洗涤清洗后的双网络海藻酸钠复合气凝胶放置在通风处，使气凝胶中多余二甲苯挥发，最后在真空条件下干燥，得到由低密度疏水性海藻酸钠复合气凝胶构成的类空腔消声结构。
15、作为优选方式，所述预冷冻是在-18℃的冰箱中预冷冻48h。
16、作为优选方式，所述冷冻干燥是在-58℃的真空(<1pa)环境下冷冻干燥48h。
17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
18、本发明以低密度气凝胶实现类空腔结构，将特制3d间隔织物“移植”到类空腔水声隐身材料中，从而实现了孔径为间隔丝直径，并填充有间隔丝的新型“类微穿孔板/类空腔”结构，进而设计出潜艇用类微穿孔板/类空腔低探测消声材料。类空腔与类填充微穿孔板结构组成亥姆霍兹共振器结构，从而提供足够的声阻和较低的质量抗，更重要的是，气凝胶的多孔特性增加了入射声波的传输路径，使传统空腔对声波的单纯反射作用变为折射与反射的结合，显著增加声波传输路径，在低厚度下实现了常规大厚度空腔才能达到的声波耗散效果。
19、本发明所制备的新型消声材料实现了具有突出低频吸声系数(吸声系数峰值达到0.82以上，且出现在1500hz以内)的消声材料，可将声呐探测距离缩短60％以上。同时，在满足潜艇声隐身性能的基础上，材料厚度在5-10mm，密度可保持在0.5g/cm3至0.9g/cm3，长时压缩蠕变厚度保持率73％以上。海水老化12个月后消声材料的压缩强度下降了34.29％，平均吸声系数下降了13.6％，且在5℃的海水环境中，消声材料的压缩强度保留率在20个月后仍有60％，这为其长时间海中工作提供了保障。
1.一种潜艇用类微穿孔板/类空腔低探测消声材料，其特征在于，包括：聚氨酯基体、气凝胶基体和3d间隔织物；
2.如权利要求1所述的潜艇用类微穿孔板/类空腔低探测消声材料，其特征在于，所述3d间隔织物的上面层为声波入射面，下面层为声波反射面，所述3d间隔织物的上面层为菱形网孔组织形成的针织物，下面层为编链组织和衬纬组织复合形成的针织物。
3.如权利要求1所述的潜艇用类微穿孔板/类空腔低探测消声材料，其特征在于，所述3d间隔织物的间隔丝的直径小于0.25mm。
4.如权利要求1所述的潜艇用类微穿孔板/类空腔低探测消声材料，其特征在于，消声材料厚度在5-10mm，密度保持在0.5-0.9g/cm3，95h的压缩蠕变厚度保持率73％以上，在水中，低频1500hz范围内，吸声系数峰值达到0.82。
5.如权利要求1所述的潜艇用类微穿孔板/类空腔低探测消声材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.如权利要求5所述的潜艇用类微穿孔板/类空腔低探测消声材料的制备方法，其特征在于，所述双网络海藻酸钠复合气凝胶疏水性整理的方法如下：
7.如权利要求5所述的潜艇用类微穿孔板/类空腔低探测消声材料的制备方法，其特征在于，所述预冷冻是在-18℃的冰箱中预冷冻48h。
8.如权利要求5所述的潜艇用类微穿孔板/类空腔低探测消声材料的制备方法，其特征在于，所述冷冻干燥是在-58℃的真空环境下冷冻干燥48h。
