[发明专利]软体融合型外压力自适应装置

说明书

本发明公开一种软体融合型外压力自适应装置，由具有弹性模量梯度的混合共聚弹性体多层结构、混合共聚粘流体薄层以及电路与元器件(包括芯片、电路板、LED、变压器、电阻元件、三极管、电容)组成。所述混合共聚弹性体多层结构的层数为3‑5层，其弹性模量梯度为从内侧（靠近电路与元器件一侧）到外侧（靠近外界海水一侧）弹性模量以指数分布的方式逐渐增加。所述电路与元器件由混合共聚粘流体薄层裹覆，并封装于混合共聚弹性体多层结构内。本发明克服了现有海事装备、电机、深海电子器件等通常需要厚重的耐压壳内、灵活性差、经济成本高等不足，具有安全可靠、成本低廉、适应外压范围极广（0至2000个大气压）等优点，可满足深水至太空环境下的作业需求。

技术领域

本发明涉及到一种软体融合型外压力自适应装置，属于电子器件领域。

背景技术

深海装备、电机、深海电子器件(芯片、电路板、LED、变压器、电阻元件、三极管、电容)等，通常需要在几百米乃至数千米的深海压力环境下工作，随着装备下潜深度的增加，电路与元器件组所受的压力也相应加大。传统的做法是将电子器件安装在厚重的耐压壳内，依靠增加箱体壳体厚度来抵抗外界水压。这种技术手段会大大增加电子器件的重量和经济成本，灵活性差、经济成本高。公开号为CN 206059557U的专利公开了一种由充满绝缘液体的柔性外壳封装技术。柔性外壳由刚性顶板与柔性外囊组成。采用充液可变形柔性外壳容器封装电子器件可以防止在100～11000米水深压力下造成的对内部装置的损坏。但是该技术未做到全软体，刚性顶板与柔性外囊的连接部位容易产生可靠性低下等问题。此外，尽管海洋最深处大约为11000米，但是在实际的深海作业中，电子器件很有可能与周围环境发生接触甚至碰撞与挤压，此时电子器件受到的压力将会高于该水深处的静水压力。因此，设计一种全软体的、能承受超过11000米水深压力的新型装置非常有必要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有海事装备、电机、深海电子器件(芯片、电路板、LED、变压器、电阻元件、三极管、电容)等，通常需要厚重的耐压壳内，灵活性差，经济成本高等不足，提供一种满足深潜装备需求的软体融合型外压力自适应装置。有别于已有的部分柔性外壳封装技术，该自适应装置利用分层封装技术形成具有弹性模量梯度的多层式全软体密封外壳，能承受相当于20000米水深的静水压力，并且和非全软体密封外壳相比具有更高的可靠性。

本发明提供的技术方案是：

一种软体融合型外压力自适应装置，其特征在于，由具有弹性模量梯度的混合共聚弹性体多层结构、混合共聚粘流体薄层以及电路与元器件组成；所述弹性模量梯度是指所述混合共聚弹性体多层结构的弹性模量从内侧到外侧以函数式分布的方式逐渐增加，所述的内侧是指靠近电路与元器件一侧，所述的外侧是指远离电路与元器件一侧；所述电路与元器件由混合共聚粘流体薄层裹覆，并封装于具有弹性模量梯度的混合共聚弹性体多层结构内；优选的，所述混合共聚弹性体多层结构的层数为3-5层。

进一步地，所述装置可承受200MPa(相当于20000米水深，接近地球上最深的海沟——马里亚纳海沟深度11000米的2倍)的静水压力。

进一步地，所述弹性模量的函数式分布方式满足公式：E(x)＝-AE₀ln[(h+x)/h]+E₀[(h-x)/h]ⁿ，其中，x为弹性体多层结构中任意一层中心点位置与最外层中心点位置的距离，E(x)为弹性体多层结构中任意一层的杨氏模量，E₀为弹性体多层结构的参考杨氏模量，A为对数项调整参数，其取值范围为大于或等于0的实数，h为弹性体多层结构的厚度，n为分布指数，其取值范围为所有实数。优选的，所述混合共聚弹性体多层结构的层数为3层。

进一步地，所述混合共聚弹性体多层结构交联程度高，具有抗剪切能力，为可产生非线性变形的超弹性固体。

进一步地，所述混合共聚粘流体薄层交联程度低，具有流动性和粘性，抗剪切能力弱，其状态介于固体与液体之间。