[发明专利]一种可调参数的声学凝胶超材料及其制备方法

说明书

一种可调参数的声学凝胶超材料，包括：凝胶基体和功能性添加物，凝胶基体由高分子化合物和结构蛋白复合而成，功能性添加物分散在凝胶基体中。本发明还涉及一种可调参数的声学凝胶超材料的制备方法，包括以下步骤：S1、分别配制高分子化合物的单体溶液和结构蛋白溶液；S2、制备凝胶超材料的前驱体溶液；S3、固化前驱体溶液得到凝胶超材料。本发明的可调参数的声学凝胶超材料具有较好的柔韧性和力学性能，通过添加不同的功能性添加物可以实现声波在一定范围内的声速调控，工艺简单、适合大规模工艺生产。

技术领域

本发明涉及超材料技术领域，且特别涉及一种可调参数的声学凝胶超材料及其制备方法。

背景技术

声学超材料是在一种人工制造的复合材料，由于它的结构尺寸单元远小于声波波长，具有很多自然材料所不具备的性质，极大地拓展了声学材料的内涵和应用领域。随着科技的飞速发展，声学超材料在声波探测方面如水利、矿业、交通、铁道、市政等工程中得到了广泛的应用。以往的研究表明，声学超材料可以实现以远小于声波波长的结构，对低频声波及机械波进行调控，即实现小尺寸控制大波长。目前，声波材料大多采用压电陶瓷等刚性物，而这种材料往往具有抗压低、回弹效率差、拉伸和压缩稳定性差、功能单一等缺陷，无法满足不规则形状的监测需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可调参数的声学凝胶超材料，此可调参数的声学凝胶超材料具有良好的柔韧性和抗压稳定性。

本发明的另一目的在于提供一种可调参数的声学凝胶超材料的制备方法，该方法工艺简单、操作方便。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种可调参数的声学凝胶超材料，包括：凝胶基体和功能性添加物，所述凝胶基体由高分子化合物和结构蛋白复合而成，所述功能性添加物分散在所述凝胶基体中。

进一步地，在本发明较佳实施例中，所述高分子化合物选自聚乙烯醇、聚氨酯、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸中的一种或者多种。

进一步地，在本发明较佳实施例中，所述结构蛋白选自丝素蛋白、角蛋白、大豆蛋白中的一种或者多种。

进一步地，在本发明较佳实施例中，所述功能性添加物选自无机化合物、无机非金属单质、金属粉末中的一种或多种。

进一步地，在本发明较佳实施例中，所述无机化合物选自氧化铝、氮化硼、碳化硼中的一种或者多种，所述无机单质选自土状石墨、鳞片状石墨中的一种或者多种，所述金属粉末选自铁粉、钨粉、铝粉中的一种或者多种。

本发明还提供了一种可调参数的声学凝胶超材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、分别配制高分子化合物的单体溶液和结构蛋白溶液；

S2、制备凝胶超材料的前驱体溶液，所述前驱体溶液中包括高分子化合物的单体、结构蛋白以及功能性添加物；

S3、固化所述前驱体溶液得到凝胶超材料。

进一步地，在本发明较佳实施例中，在步骤S1中，所述单体溶液的浓度为0.2-10g·mL^-1。

进一步地，在本发明较佳实施例中，在步骤S1中，所述结构蛋白溶液的浓度为0.01-0.1g·mL^-1。

进一步地，在本发明较佳实施例中，在步骤S2中、制备凝胶超材料的前驱体溶液包括以下步骤：

S21、将所述单体溶液和所述结构蛋白溶液混匀得到第一混合溶液；

S22、向所述第一混合溶液中加入功能性添加物，搅拌混匀得到第二混合溶液；

S23、向所述第二混合溶液中加入分散剂、引发剂、饱和氯化钠溶液后搅拌混匀得到前驱体溶液。