固体浮力材料的性能对比
一、固体浮力材料概述
从宏观角度，固体浮力材料是低密度、高强度、少吸水的固体物质。微观层面，它是中空或多孔结构材料，总体分为化学发泡法固体浮力材料、纯复合泡沫浮力材料和合成复合泡沫材料三类。
化学发泡法固体浮力材料：通过化学发泡法制成泡沫复合材料。
纯复合泡沫浮力材料：由占体积 60% - 70% 的空心玻璃小球混杂在树脂中形成，其最低密度极限约 0.4g/cm³。
合成复合泡沫材料：由复合泡沫与低密度填料如中空塑料或大径玻璃球组合改性而成，最低密度极限约 0.275g/cm³，化学发泡法固体浮力材料最低密度极限约 0.1g/cm³（不包括海面用材料），这些理想值实际较难达成。复合泡沫由环氧树脂等热固性树脂和以玻璃微珠等为主的轻质填料混合，轻质填料粒径 5 - 300m，均匀分散在主体树脂中。
二、海洋技术领域常用固体浮力材料
除三明治结构外，常用的有聚氨酯泡沫材料、共聚物泡沫材料、复合泡沫材料和合成复合泡沫材料。
聚氨酯泡沫材料：制作浮筒成本可控，多应用于水面及水下 100m 以内。因具吸水性，水下使用需外包材料与水隔离，否则水压下会吸水。
共聚物泡沫材料：为坚硬闭孔泡沫体，无需全封闭外壳就能承受海水静压力，常加工成块状或片状，加工测试前需考虑多因素。低密度泡沫适合短期应用，长期处于水静压力下会塑性蠕变、变形、体积缩小，降低浮力，密度 0.04 - 0.4g/cm³，工作最大水深 600m。
复合泡沫材料和合成复合泡沫：复合泡沫材料是新型材料，极低密度下能保强度，具高压缩强度质量比、低蠕变、低吸水率特性，能为深海设备提供浮力与保护。其低密度源于基体材料中大量均匀分散的空心玻璃微球体，微球表面优化处理，经化学加工与材料融合，强化性能。空心玻璃微珠成分有 SO2 和 Al2O3，呈灰白或灰色球形中空颗粒，壁厚为直径 8% - 10%。基体首选环氧树脂，因其粘接、热、电性能优良，合成还需添加稀释剂、固化剂、表面改性剂。引入直径 20 - 150μm 空心玻璃微体后，材料密度 0.38 - 0.65g/cm³，即纯复合泡沫材料，可用于任意海水深度。为降密度，添加外径 10 - 110mm 的高强度纤维合成球体等大空心球体，形成合成复合泡沫材料，密度 0.275 - 0.560g/cm³，一般用于水下 4000m 以内。
