固体浮力材料是深海装备的关键材料，用于往返式深潜器的无动力上浮和海底生产系统的浮力补偿与保温。在高压水环境下服役和在湿热环境下存储的耐久性是制约浮力材料应用效果的重要因素。国内外已发生多起浮力材料吸水、开裂等情况，导致深海装备的服役安全风险增大，甚至丢失。大深度固体浮力材料多由聚合物基体和中空玻璃微球组成，从经济性和技术可行性角度考虑，目前实用化的中空玻璃微球多为含碱金属和碱土金属的硅酸盐体系。此类微球的球壳内，尤其球壳表层区域的碱份会导致吸潮团聚。这不仅影响聚合物-中空微球界面的浸润与粘接，还会加剧水环境下聚合物基体的水解，从而导致浮力材料的力学性能和水环境下耐久性的下降。
理化所油气开发与节能环保新材料研发中心张敬杰团队依托自主知识产权的固体浮力材料结构和性能调控技术，在国际上首次实现了固体浮力材料用中空玻璃微球的局域化学组成和微观结构协同调控。该调控过程不仅可实现基体对中空微球的浸润性的提升，增强界面结合，还同时增强了固体浮力材料的耐环境性，为提升现有浮力材料的服役安全性和开发新型浮力材料奠定了理论和技术基础。研究成果已申请多项发明专利（202010389530.5，202011108682.X，202010389519.9，202010389529.2，202011108668.X，202011109361.1，201911403685.3，201810863462.4，201811636758.9，201510568482.5，201510568506.7）。部分相关工作发表于国际复合材料领域权威期刊Composites Science and Technology，并于近期被全球工程领域著名机构Advances in Engineering（AIE）遴选为关键科学文章进行专题报道。论文第一作者是理化所工程师袁静，通讯作者为理化所安振国副研究员和张敬杰研究员。相关研究得到了国家重点研发计划、中科院先导专项、国家自然科学基金、理化所所长基金等项目的支持。
AIE成立于2005年，主要报道工程领域重要的科学研究成果和创新技术，用于跟踪全球最新突破性科技进展。AIE所报道的论文由国际专家顾问组选出，方向包括通用工程、化学工程、电子、机械、土木以及纳米、材料、生物医学工程，入选率为以上领域发表论文总数的1‰。
图1 浮力材料用中空微球密度调节剂的表层局域物理化学状态调控的结果
图2 理化所浮力材料应用基础研究成果被Advances in Engineering（AIE）遴选为关键科学文章进行专题报道
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