行业背景
海洋是资源和能源的宝库，尤其是深海领域。在海洋深处，蕴藏着丰富的大洋多金属结核矿、石油、天然气、热液硫化物、天然气水合物及深海生物基因资源等。在陆地资源日益枯竭的情形下，向海洋开发已成必然趋势。目前，深海勘探、开发主要以深潜技术为基础利用潜器、水下机器人等在深海进行观察、测量、取样、安装必要的仪器设施、进行水下作业。高强度固体浮力材料是现代深潜技术的重要组成部分之一，对保证潜器浮力，增大潜器有效载荷，减少其外形尺寸，具有重要的作用。
据QYR调查结果显示，2018年全球固体浮力材料市场总值达到了 37亿元，预计2025年可以增长到 46亿元，年复合增长率(CAGR)为 3.1%。固体浮力材料一般分为化学发泡浮力材料和复合泡沫浮力材料，其中化学发泡浮力材料一般应用于水面或浅水区，复合泡沫浮力材料可适用于全海深水域。下表是常用化学发泡法与复合泡沫浮力材料的性能比较)
随着潜水深度增加，压力急剧增大，对深潜用固体浮力材料性能的要求非常高，尤其是在耐压强度方面。通常，复合泡沫材料耐压强度的提高往往造成密度的增大。但对浮力材料而言，密度是一个非常重要的性能指标，它直接影响到材料的浮力，即有效载荷能力。密度的增大意味着浮力的降低，增大过多甚至会丧失浮力。因此，先进固体浮力材料应该既轻且强，即在保持密度较低的情况下，大幅提高耐压强度。先进固体浮力材料制备技术，目前主要为美国、俄罗斯等国掌握，其材料密度一般可在0.4～0.6g/cm³，耐压强度则在40～100MPa。我国虽然在该领域已开展相关研究多年，但深潜用固体浮力材料性能还较差(密度一般在0.6g/cm³以上)，严重依颇进口。造成这种落后局面的因素有很多，其核心原料——高性能空心玻璃微珠(HGS)的缺乏就是关键因素之一。
SINOSTEEL浮力调节介质
由于对强度要求较高，所以深潜用固体浮力材料一般采用浮力调节介质(如空心玻璃微珠，毫米级中空塑料球，毫米级空心玻璃球)与高强度树脂复合而成。其中空心玻璃微珠是最主要的浮力调节介质，特别是在大深度的深海领域应用时，为保证浮力材料具有较高的耐压强度和较大的安全可靠性，往往只能采用空心玻璃微珠与聚合物复合的复合泡沫。同时，为获得低密度复合泡沫，提高其浮力，空心玻璃微珠的体积含量需达到 60%～70%。因此，空心玻璃微珠对深潜用固体浮力材料的性能具有重要的影响。可以说，只有在制备出低密度、高强度的空心玻璃微珠基础上，才能获得理想的固体浮力材料。
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