[發明專利]一種MXene/PPy復合吸波劑及其制備方法

有效

• 申請號: 202011246457.2
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112292015B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 孫凱;李剛;類延華;譚寧;范潤華;田加紅;張衛國
• 申請（專利權）人: 上海海事大學;上海前瞻創新研究院有限公司
• 主分類號: H05K9/00
• 分類號: H05K9/00;C09K3/00
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 賈慧琴;包姝晴

本發明公開了一種MXene/PPy復合吸波劑及其制備方法，該方法包含：步驟1，將MXene分散于去離子水中配置成濃度為0.35g/L～0.75g/L的懸浮液，進行超聲分散；步驟2，在0～5℃，向MXene的懸浮液中加入吡咯；步驟3，向吡咯與MXene的混合液中，緩慢滴加氧化劑，滴加完畢后持續攪拌12?36h，得到MXene/PPy產物；其中，氧化劑與吡咯的物質的量比為1:1～3:1；步驟4，所述的MXene/PPy產物經分離、洗滌、干燥研成粉末；步驟5，將MXene/PPy粉末與液體石蠟混合，得到MXene/PPy復合吸波劑。本發明制備的MXene/PPy復合吸波劑的最大反射損耗為?32.30dB，涂層厚度僅為1.89mm。并且，當涂層厚度為2.14mm時，該復合吸波劑在11.94?18GHz較寬頻段范圍內表現出良好的吸波性能，使其在微波吸收和衰減方面具有廣闊應用前景。

技術領域

本發明屬于吸波材料技術領域，具體涉及一種MXene/PPy復合吸波劑及其制備。

背景技術

電磁吸波材料是一種能夠使入射電磁波的能量通過介質損耗轉化為熱能或其他形式的能量，或者通過干涉相消使電磁波損耗掉的功能材料。由于吸波材料對于電磁波的干擾、屏蔽和衰減作用，使得它在電子設備、無線通訊、電子對抗等領域具有重要應用價值。通常，吸波材料根據其吸波機制不同可分為電介質、磁介質和導體。在實際應用中，為改善吸波材料的性能，應盡可能讓材料兼具吸波效能強、吸波頻帶寬、厚度薄、質量輕等性能特點。然而，在實際應用中，僅使用單一種類的吸波材料，很難同時滿足上述要求的吸波性能。

MXene是一種新型二維過渡金屬碳化物或碳氮化物，具有類似石墨烯的獨特的層狀結構，同時具有電導率高、比表面積大等突出特點，可以與其他材料進行復合以提高其吸波性能。專利CN107660114A采用水熱反應制備二硫化鉬/MXene層狀復合材料，有效地提高了復合吸波材料的吸收強度，但是其吸波頻帶仍有待拓寬。專利CN110290691A中的片層狀MXene負載鈷鐵氧體的復合吸波材料，使鈷鐵氧體負載在MXene的層間或表面，形成介電-磁性兩相異質結的微觀結構，有效提高了復合吸波劑的吸收強度，但是該復合吸波材料仍有較大的密度，無法做到輕質化。

發明內容

本發明的目的是解決上述現有技術的MXene或其復合材料的吸收頻帶窄、材料密度大、吸波性能不足等問題，提出了將電導率高、密度輕的導電聚合物聚吡咯(Polypyrrole,PPy)與MXene進行異質復合，增加復合吸波劑的界面極化損耗；通過將Py單體在MXene表層上化學原位聚合生成PPy，使PPy均勻附著在MXene表面，通過改善復合吸波劑的入射阻抗和多元復合吸波劑的界面極化損耗顯著提高了材料的介電損耗和電導損耗，從而獲得了具有良好吸波性能的MXene/PPy復合吸波劑。

為了達到上述目的，本發明提供了一種MXene/PPy復合吸波劑的制備方法，其包含：

步驟1，將MXene分散于去離子水中配置成濃度為0.35g/L～0.75g/L的懸浮液，進行超聲分散；

步驟2，在0～5℃，向MXene的懸浮液中加入吡咯；這里采用低溫是由于吡咯閃點在39℃，其蒸汽有毒，低溫有利于提高聚吡咯的分子量并獲得分子量分布較窄的聚合物；

步驟3，向吡咯與MXene的混合液中，緩慢滴加氧化劑，滴加完畢后持續攪拌12-36h，得到MXene/PPy產物；其中，氧化劑與吡咯的物質的量比為1:1～3:1；

步驟4，所述的MXene/PPy產物經分離、洗滌、干燥研成粉末；

步驟5，將MXene/PPy粉末與液體石蠟混合，得到MXene/PPy復合吸波劑。所述的石蠟無毒無腐蝕性、且潤滑性、分散性、流動性好。

可選地，吡咯與MXene的物質的量比計為40：1～50：1，優選為278：5。

可選地，步驟2中，MXene的懸浮液冷卻至0～2℃，再加入吡咯。