具备有序结构的电/磁协同损耗电磁波复合材料及制备方法技术

技术编号：43937751 阅读：7 留言：0更新日期：2025-01-07 21:30

本发明专利技术提供了一种具备有序结构的电/磁协同损耗电磁波复合材料及制备方法，属于电磁功能材料技术领域。所述方法包括MXene纳米片、MXene@Ni的DMSO分散液、PU DMSO溶液、蜂窝型MXene@Ni四部分，采用HF刻蚀法将MAX相刻蚀得到MXene纳米片，通过机械混合的方法制备MXene@Ni复合材料和PU DMSO溶液，最后将蜂窝纸浸入MXene@Ni和PU DMSO溶液的混合溶液中干燥制得蜂窝型MXene@Ni电磁波吸收复合材料。本发明专利技术通过机械混合、抽滤、浸泡、干燥等制备工艺，操作简单且成本低廉，可实现低能耗大批量的实际生产制造中。所制备的蜂窝型MXene@Ni电磁波吸收复合材料具有结构有序性、电损耗磁损耗协同效应，使其具备对电磁波的高损耗、高吸收特性。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电磁功能材料，涉及电磁波吸收材料，具体涉及一种具备有序结构的电/磁协同损耗电磁波复合材料及制备方法。

技术介绍

1、当前，伴随着无线通信、电子设备的迅猛发展，不可避免会产生大量电磁干扰、电磁污染，甚至会对人类身体的免疫、中枢神经系统产生潜在的威胁。且随着反雷达隐身技术的不断发展，作战中各类军事武器、军事基地的生存能力大大降低，而吸波材料可以吸收、损耗电磁波并转化为其他能量，有效降低军事系统被雷达探测到的概率。因此，电磁波吸收材料的设计与应用成为了军事领域的重要研究方向之一。

2、mxene是一种新型二维过渡金属碳化物，具有丰富的表面官能团、高本征电导率、可调谐的介电性能等许多优异的物理化学特性，在传感、电磁吸收、超级电容器等领域具有很好的应用前景。但是由于mxene的低磁导率使得其阻抗与自由空间不匹配，导致其只具备单损耗机制，且mxene主要是反射而不是吸收、损耗电磁波，限制了其吸波性能和实际应用。为了改善mxene的吸波性能，近些年基于mxene复合材料的研究热度越来越高。

3、为了改善mxene单一电损耗所导致的低吸波性能，本专利技术采用一种有效的方法将磁性纳米金属材料ni添加到mxene中，再通过pu dmso溶液作为胶粘剂将mxene@ni与蜂窝纸复合。磁性金属的加入有助于提高复合材料的磁损耗性能，而蜂窝结构是一种三维多孔结构，电磁波能够在众多蜂窝孔洞中发生多次反射、损耗，因此可以构成一种具备有序结构的电/磁协同损耗电磁波复合材料。

技术实现思路</p>

1、本专利技术的目的在于提供了一种具备有序结构的电/磁协同损耗电磁波复合材料的制备方法，用以解决mxene二维过渡金属材料单一损耗机制、高反射率导致的难以达到较高电磁波吸收率的问题。

2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下的技术方案：

3、具备有序结构的电/磁协同损耗电磁波复合材料，包括mxene纳米片、mxene的dmso分散液、pu dmso溶液、蜂窝型mxene/ni/pu四部分，所述mxene纳米片由max相经hf刻蚀后，由licl剥离得到，通过质量分数为1-x的mxene纳米片和x的ni粉，与pu dmso溶液混合并搅拌均匀，将蜂窝纸浸入该溶液中，干燥制得复合材料，其中，x＝0.1、0.2、0.3。

4、作为优选，用hf刻蚀max相制备mxene时，添加浓度为36wt.％的浓盐酸。

5、作为优选，刻蚀max相时，所用试剂质量分数配比为max：hf：hcl：h2o＝1∶2∶12∶6。

6、作为优选，制备mxene@ni的dmso分散液时，需用dmso将mxene@ni单层沉淀反复清洗至无水分。

7、作为优选，磁性金属材料ni是微米尺寸的三维材料，且ni含量是可控的。

8、作为优选，蜂窝纸为nomex蜂窝结构。

9、具备有序结构的电/磁协同损耗电磁波复合材料的制备方法，包括如下步骤：

10、步骤一：按照配比，将hcl、hf和去离子水混合搅拌均匀，加入max相，在250rpm下35℃刻蚀24小时得到mxene；

11、步骤二：将步骤一中得到的mxene用去离子水以3500rpm的转速反复离心多次，每次离心时间5分钟，直至上清液的ph值大于6，则可得到多层mxene；然后将获得的多层mxene添加到氯化锂插层液中，并在500rpm下搅拌4小时；最后，再将悬浮液在3500rpm离心30分钟，得到的沉淀物用去离子水洗涤4次；

12、步骤三：将步骤二中得到的沉淀物分散在去离子水中，混悬5min，在3500rmp下离心5min取上层墨绿色粘稠状悬浮液，即为纳米片均匀分布的单层mxene悬浮液，通过抽滤一定量溶液所得到的膜层干燥之后的质量，测定单层mxene悬浮液的浓度；

13、步骤四：按照配比，取pu弹性体颗粒与dmso溶液混合在三口烧瓶中，用聚四氟乙烯搅拌棒在500rpm下搅拌6小时，制得pu dmso的透明溶液；

14、步骤五：按照配比，将单层mxene dmso悬浮液溶解在pu dmso溶液中，在400rpm下搅拌3h，缓慢加入ni粉，在400rpm下继续搅拌3h形成均质溶液；

15、步骤六：将蜂窝纸浸入步骤五所得的均质溶液静置10分钟，在35℃下干燥6小时，即形成了具备有序结构的电/磁协同损耗电磁波复合材料。

16、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：

17、1、本专利技术制备的蜂窝型mxene/ni/pu复合材料具有电损耗和磁损耗双重损耗机制，对电磁波的损耗更加有效。

18、2、本专利技术制备的蜂窝型mxene/ni/pu复合材料具备有序的蜂窝结构，能够使电磁波更容易进入材料内部，进一步吸收、损耗电磁波。

19、3、本专利技术通过机械混合、浸涂、干燥等制备工艺，操作简单且成本低廉，可实现低能耗大批量的实际生产制造。

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【技术保护点】

1.一种具备有序结构的电/磁协同损耗电磁波复合材料，包括MXene纳米片、MXene的DMSO分散液、PU DMSO溶液、蜂窝型MXene/Ni/PU四部分，其特征在于：所述MXene纳米片由MAX相经HF刻蚀后，由LiCl剥离得到，通过质量分数为1-x的MXene纳米片和x的Ni粉与PUDMSO溶液混合得到MXene/Ni/PU混合溶液，其中，x＝0.1～0.5；将蜂窝纸浸入该溶液中，干燥固化制得蜂窝型MXene/Ni/PU复合材料。

2.根据权利要求1所述的具备有序结构的电/磁协同损耗电磁波复合材料，其特征在于：用HF刻蚀MAX相制备MXene时，添加浓度为36％的浓盐酸。

3.根据权利要求1所述的具备有序结构的电/磁协同损耗电磁波复合材料，其特征在于：刻蚀MAX相时，所用试剂质量分数配比为MAX:HF:HCl:H2O＝1:2:12:6。

4.根据权利要求1所述的具备有序结构的电/磁协同损耗电磁波复合材料，其特征在于：制备MXene的DMSO分散液时，需用DMSO将MXene单层沉淀反复清洗至无水分。

5.根据权利要求1所述的具

6.根据权利要求1所述的具备有序结构的电/磁协同损耗电磁波复合材料，其特征在于：单层MXene溶液的浓度为6mg/ml。

7.根据权利要求1所述的具备有序结构的电/磁协同损耗电磁波复合材料，其特征在于：磁性金属材料Ni是微米级颗粒材料，且Ni含量是受控的。

8.根据权利要求1所述的具备有序结构的电/磁协同损耗电磁波复合材料，其特征在于：蜂窝纸为Nomex蜂窝结构，为有序的多孔框架。

9.根据权利要求1至8任意一项所述的具备有序结构的电/磁协同损耗电磁波复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

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【技术特征摘要】

1.一种具备有序结构的电/磁协同损耗电磁波复合材料，包括mxene纳米片、mxene的dmso分散液、pu dmso溶液、蜂窝型mxene/ni/pu四部分，其特征在于：所述mxene纳米片由max相经hf刻蚀后，由licl剥离得到，通过质量分数为1-x的mxene纳米片和x的ni粉与pudmso溶液混合得到mxene/ni/pu混合溶液，其中，x＝0.1～0.5；将蜂窝纸浸入该溶液中，干燥固化制得蜂窝型mxene/ni/pu复合材料。

2.根据权利要求1所述的具备有序结构的电/磁协同损耗电磁波复合材料，其特征在于：用hf刻蚀max相制备mxene时，添加浓度为36％的浓盐酸。

3.根据权利要求1所述的具备有序结构的电/磁协同损耗电磁波复合材料，其特征在于：刻蚀max相时，所用试剂质量分数配比为max:hf:hcl:h2o＝1:2:12:6。

4.根据权利要求1所述的具备有序结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：翁小龙，刘睿，毕美，张丽，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人