[发明专利]一种超声干耦合材料及其制备方法和性能参数测定方法

说明书

本发明提供了一种超声干耦合材料及其制备方法和性能参数测定方法，该材料包括A组份硅橡胶、B组份硅橡胶和纳米填料，所述A组份硅橡胶包括聚硅氧烷和催化剂，所述B组份硅橡胶包括聚硅氧烷和交联剂，所述A组份硅橡胶、所述B组份硅橡胶和所述纳米填料的质量比为100:100:(2～40)；干耦合材料性能测定主要包括声阻抗、声衰减以及硬度的测定方法；本发明的超声干耦合材料，该材料具有高的声阻抗，有效实现超声传感器与被测对象间的声阻抗匹配，增强干耦合条件下的透射声能，特别适合用于干耦合超声无损检测领域。

技术领域

本发明涉及超声无损检测领域，尤其涉及一种超声干耦合材料及其制备方法和性能参数测定方法。

背景技术

超声波检测是一种重要的无损检测方法，在工业无损检测领域得到了广泛的应用。为了使声能更有效地透射到被测物体内部，往往需要在传感器与被测对象间采用耦合剂。常用的耦合剂为液体，如水、油、以及专用乳状耦合剂等。但液体耦合剂则有着需要反复添加，易污染被测物，用后需要清理等缺点。在无法使用液体耦合剂的场合，干耦合便是一种有效的替代方式。现有的干耦合剂主要包括各种金属以及树脂、橡胶类高分子材料。相较于其它干耦合材料，橡胶弹性体具有弹性好、硬度低且透声性能好的特点，在干耦合领域应用较为普遍，其中硅橡胶性能最为突出，在较小的载荷下可以实现声能的有效传输。

但是，硅橡胶材料声阻抗较低，声阻抗匹配效果不佳，降低了声能的传输效率，现有的干耦合材料种类少，性能不能充分满足检测要求。为此，有不少学者开展了干耦合材料的研制和测试工作，取得了一些实际效果，但仍然迫切需要开发新的干耦合材料，以满足日益增长的干耦合检测需求。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种超声干耦合材料，该材料具有高的声阻抗，有效实现超声传感器与被测对象间的声阻抗匹配，增强干耦合条件下的透射声能，实现声能的高效匹配。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种超声干耦合材料，包括A组份硅橡胶、B组份硅橡胶和纳米填料，所述A组份硅橡胶包括聚硅氧烷和催化剂，所述B组份硅橡胶包括聚硅氧烷和交联剂，所述A组份硅橡胶、所述B组份硅橡胶和所述纳米填料的质量比为100:100:(2～40)。

优选地，所述纳米填料为直径小于1μm的纳米铁粉末。

本发明还提供了超声干耦合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将A组份硅橡胶与纳米铁填料混合搅拌，得到A组份硅橡胶/填料混合液；

S2、将B组份硅橡胶与A组份硅橡胶/填料混合液混合搅拌，得到液状干耦合材料；

S3、将所述液状干耦合材料置于封闭环境下抽真空20～30min，去除气泡；

S4、将所述液状干耦合材料静置固化，得到干耦合材料。

优选地，所述S1和所述S2的搅拌速度均为500～1000rpm，搅拌时间均为5～10min。

优选地，所述S4中固化的温度为20～50℃，时间为10～12h。

本发明还提供了超声干耦合材料的性能参数测定方法，所述性能参数测定方法包括：测量干耦合材料样品的声阻抗、声衰减和硬度。

优选地，所述声阻抗的测量方法为：分别测得材料样品的密度和声速，声阻抗的计算公式为：

Z＝ρc

式中，ρ为材料的密度，c为材料的声速。

优选地，密度的测量方法包括：

取密度瓶，密度瓶容量为V₀，使用衡器测得空密度瓶的质量m₀；