吸水树脂具有超强的吸水能力,且吸水后发生体积相变,呈颗粒凝胶态,吸水树脂的溶胀过程和堆积状态是否会影响超声波传播,目前尚无系统研究报道。本文表征了实验所用聚丙烯酸钠吸水树脂的基本性能,如粒径分布、孔隙率、吸液性能等,及吸水饱和树脂的密度和气泡率,并运用XRD、TG、SEM表征了吸水树脂的结构。实验所用吸水树脂主要有两种:无气孔吸水树脂和含气孔吸水树脂。测试结果表明,吸水树脂具有良好的热稳定性和多孔结构。吸水树脂的粒径范围为0.15-0.60 mm;在蒸馏水中的饱和吸液倍率为280 g·g-1,吸液倍率随盐浓度增加而减小,在盐浓度为0.6%、1.2%、1.8%、2.4%、3.0%、3.6%的浸泡液中,吸液倍率分别为83 g·g-1、69 g·g-1、52 g·g-1、51 g·g-1、40 g·g-1、37 g·g-1;吸水饱和树脂的表观密度和堆积密度均随盐浓度的增加而增加;含气孔吸水树脂的孔隙率为39.71%,气孔在溶胀过程中会形成气泡,气泡率随盐浓度的增加,先升后降,当盐浓度为2.4%时,气泡率最大,为6.17%。吸水树脂的溶胀过程发生由固态到凝胶态的体积相变,因此,本文通过改变固液比和观测吸水树脂溶胀过程,系统研究了其溶胀状态和过程对超声波的衰减。研究结果表明,声衰随固液比增大而增大,当固液比为0.5%时,声衰达到最大,为41.0%。通过观测吸水树脂的溶胀进程,发现声衰随吸水树脂溶胀而不断下降,由100.0%降至3.0%。本文通过盐浓度和压力变化,改变吸水树脂的堆积程度,研究了吸水树脂的堆积状态对声衰的影响。研究结果表明,吸水树脂的声衰与其堆积紧密程度呈正比;无气孔吸水树脂的堆积密度与浸泡液的盐浓度呈正比,盐浓度为3.6%时,声衰最大为13.5%;对吸水饱和吸水树脂加压时,随着加压时间延长,吸水树脂体积收缩,颗粒堆积密实,声衰增加,持续加压55 min后,声衰趋于稳定,为58.3%。此外,本文还研究了吸水树脂颗粒内气泡对声衰的影响。研究结果表明,相比无气孔树脂,含气孔吸水树脂产生的声衰更大。声衰与气泡量呈正比,气泡量与树脂溶胀方式和溶胀程度有关,吸液过程中气泡数量的变化及单个气泡体积的变化都会影响气泡量。当固液比为0.5%时,含气孔吸水树脂的声衰可达100%。同时,盐浓度变化会影响气泡量,声衰随盐浓度增大而增大,盐浓度为3.6%时,声衰最大为86.4%,几乎为无气孔吸水树脂声衰的7倍。最后,本文通过琼脂凝胶气泡实验,量化凝胶中气泡与其声衰关系,并通过声场中吸水树脂声衰实验进行拓展探索。研究结果表明,吸水树脂颗粒会显著影响超声波的传播特性,且声衰不仅与气泡量有关,还与气泡聚集状态有关,即便在空化作用的声场中,这种影响仍然存在。