[發(fā)明專利]一種MXene復(fù)合纖維增強(qiáng)石墨烯氣凝膠吸波材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110372759.2
• 申請(qǐng)日: 2021-04-07
• 公開（公告）號(hào): CN113185193B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉磊;王劍橋;吳澤;焦松龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): H05K9/00
• 分類號(hào): H05K9/00
• 代理公司: 北京德崇智捷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11467
• 代理人: 黃雪

本發(fā)明提供一種MXene復(fù)合纖維增強(qiáng)石墨烯氣凝膠吸波材料的制備方法，包括：制備MXene復(fù)合纖維；配置氧化石墨烯水分散溶液；將MXene復(fù)合纖維加入氧化石墨烯水分散溶液，再加入還原劑，進(jìn)行高速分散，得到MXene復(fù)合纖維?氧化石墨烯水分散溶液；將MXene復(fù)合纖維?氧化石墨烯水分散溶液放入反應(yīng)釜中，通過(guò)水熱自組裝反應(yīng)得到MXene復(fù)合纖維增強(qiáng)石墨烯水凝膠；將MXene復(fù)合纖維增強(qiáng)石墨烯水凝膠放入液氮中預(yù)凍，再進(jìn)行冷凍干燥處理，得到MXene復(fù)合纖維增強(qiáng)石墨烯氣凝膠吸波材料。本發(fā)明的吸波材料在提升電磁波損耗能力的同時(shí)兼顧了阻抗匹配，具有更強(qiáng)的吸波損耗和更寬的有效吸收帶寬。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于吸波材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種MXene復(fù)合纖維增強(qiáng)石墨烯氣凝膠吸波材料及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著無(wú)線通訊技術(shù)的發(fā)展，相關(guān)的電子設(shè)備以及設(shè)施在民用和軍用領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。這些技術(shù)與設(shè)備在給人們帶來(lái)便利的同時(shí)，也使得電磁污染問(wèn)題日益突出，迫切需要高效的電磁波吸收與屏蔽材料來(lái)保護(hù)人們免受傷害。近幾年來(lái)，氣凝膠吸波材料以其密度低、質(zhì)量輕、吸波頻帶廣等特點(diǎn)引起了越來(lái)越多的關(guān)注和研究。

石墨烯氣凝膠具有由石墨烯片層相互交聯(lián)構(gòu)成的三維多孔結(jié)構(gòu)，能夠在高頻電磁場(chǎng)下產(chǎn)生導(dǎo)電損耗從而消耗電磁波，已被證明是一種具有發(fā)展前景的氣凝膠吸波材料。但由于其組成成分單一，缺少極化損耗的機(jī)制，吸波性能有待進(jìn)一步提升。通過(guò)與其他材料復(fù)合，例如磁性納米粒子、聚合物分子、碳納米管等，可以得到吸波性能優(yōu)異的石墨烯復(fù)合氣凝膠。

MXene材料是一種過(guò)渡金屬碳、氮化物的新型二維材料，其具有導(dǎo)電性能好、親水性強(qiáng)、層間距可調(diào)、表面官能團(tuán)豐富等優(yōu)點(diǎn)，在電池和超級(jí)電容器、能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化、傳感器、催化劑、電磁波吸收與屏蔽等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景。特別地，在電磁波吸收領(lǐng)域，MXene已被證明具有優(yōu)異的電磁波損耗能力。但同時(shí)，其較高的電導(dǎo)率不利于阻抗匹配，高比表面積的二維MXene在高含量時(shí)會(huì)反射電磁波，導(dǎo)致阻抗失配。將MXene與石墨烯氣凝膠進(jìn)行復(fù)合，設(shè)計(jì)獨(dú)特的三維結(jié)構(gòu)是一種合理的解決方案，目前這方面的成果較少，有待進(jìn)一步地深入研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種MXene復(fù)合纖維增強(qiáng)石墨烯氣凝膠吸波材料及其制備方法，采用MXene復(fù)合纖維和石墨烯氣凝膠構(gòu)建獨(dú)特的三維結(jié)構(gòu)，在提升電磁波損耗能力的同時(shí)避免MXene引起的阻抗失配，從而獲得兼具強(qiáng)電磁波損耗和高阻抗匹配度的氣凝膠吸波材料。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種MXene復(fù)合纖維增強(qiáng)石墨烯氣凝膠吸波材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟10)制備MXene復(fù)合纖維；

步驟20)配置氧化石墨烯水分散溶液；

步驟30)將所述MXene復(fù)合纖維加入所述氧化石墨烯水分散溶液，再加入還原劑，進(jìn)行高速分散，得到MXene復(fù)合纖維-氧化石墨烯水分散溶液；

步驟40)將所述MXene復(fù)合纖維-氧化石墨烯水分散溶液放入反應(yīng)釜中，通過(guò)水熱自組裝反應(yīng)得到MXene復(fù)合纖維增強(qiáng)石墨烯水凝膠；

步驟50)將所述MXene復(fù)合纖維增強(qiáng)石墨烯水凝膠放入液氮中預(yù)凍，再進(jìn)行冷凍干燥處理，得到MXene復(fù)合纖維增強(qiáng)石墨烯氣凝膠吸波材料。

作為本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟10)具體包括：

步驟11)分別配置MXene水分散溶液和纖維素水分散溶液；

步驟12)將所述MXene水分散溶液加入所述纖維素水分散溶液，不斷攪拌，然后清洗、離心和過(guò)濾，得到MXene復(fù)合纖維。