[發(fā)明專利]一種復(fù)合材料及其制備方法和用途

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110529575.2
• 申請(qǐng)日: 2021-05-14
• 公開（公告）號(hào): CN113258301B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陸偉;潘飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q17/00
• 分類號(hào): H01Q17/00;H05K9/00;C01B32/921
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 高燕;許亦琳

本發(fā)明屬于功能材料領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合材料及其制備方法和用途。一種復(fù)合材料的制備方法，以碳化鈦粉末為基材，鈷鹽和表面活性劑在還原劑作用下進(jìn)行水熱反應(yīng)，形成鈷顆粒并沉積在碳化鈦粉末上，獲得所述的復(fù)合材料。本申請(qǐng)通過化學(xué)刻蝕方法得到層狀Ti₃C₂材料，然后利用磁場(chǎng)誘導(dǎo)下硼氫化鈉還原鈷鹽在層狀碳化鈦粉末的表面原位生長(zhǎng)鏈狀的鈷顆粒，得到復(fù)合材料。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該復(fù)合材料具備優(yōu)異的電磁波吸收能力，本申請(qǐng)的復(fù)合材料的制備方法具有穩(wěn)定、可控、簡(jiǎn)單易操作的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功能材料領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合材料及其制備方法和用途。

背景技術(shù)

隨著科技的進(jìn)步和信息技術(shù)的快速發(fā)展，帶來的成果方便了人類的生活。據(jù)媒體報(bào)道，2020年是第5代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)(5G)電信的第一年的爆發(fā)，5G給我們帶來了顛覆性體驗(yàn)，比如超高速網(wǎng)速、無人駕駛汽車、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。然而，當(dāng)我們享受所技術(shù)帶來的便利的同時(shí)，來自無線通信設(shè)備電磁波污染也時(shí)刻威脅到人類的健康。此外，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，很多先進(jìn)的航空設(shè)備是敵人的打擊目標(biāo)，所以隱形技術(shù)是躲避雷達(dá)探測(cè)的關(guān)鍵解決方案，而軍用微波吸收材料涂層設(shè)備是一種有效的反檢測(cè)方法。考慮這些情況下，設(shè)計(jì)和開發(fā)的高性能吸波材料被認(rèn)為是解決這些問題最有效的方法。近些年，研究者們也致力于開發(fā)研究同時(shí)具有薄匹配厚度、寬吸收帶寬、輕量化、強(qiáng)吸收能力的電磁吸收材料。根據(jù)電磁波損耗特性，電磁吸收材料可分為導(dǎo)電材料、介電材料和磁性材料三大類。

在高性能吸波材料的研究過程中，二維納米材料因?yàn)榫哂写箝L(zhǎng)寬比、大比表面積、良好的電導(dǎo)率、官能團(tuán)豐富，密度低等特點(diǎn)，吸引全世界廣泛關(guān)注。MXene作為一種新型二維材料，在2011年首次被發(fā)現(xiàn)，和其它二維材料相比，MXene還具有許多優(yōu)點(diǎn)，有利于它在吸波領(lǐng)域的運(yùn)用。首先，在合成過程中會(huì)引入許多缺陷MXene的過程，這些缺陷會(huì)導(dǎo)致偶極子極化并提高吸波性能；其次,MXene上豐富的的官能團(tuán)使它更容易復(fù)合其它物質(zhì)，方便調(diào)節(jié)材料的吸波性能；第三，較大的層間距會(huì)導(dǎo)致多重反射和散射。可是，高電導(dǎo)率使MXene具有較強(qiáng)的介電損耗，與石墨烯類似，需要通過與其他損耗材料耦合進(jìn)一步提高吸波性能。為了克服上述缺點(diǎn)，一種有效的方法是精心設(shè)計(jì)磁性材料和MXene的復(fù)合材料，從而利用兩者之間的協(xié)同作用。雖然通過磁性材料與MXene復(fù)合，電磁波吸收性能有了實(shí)質(zhì)性的提高。然而，如何更進(jìn)一步優(yōu)化磁性材料的結(jié)構(gòu)來制備高性能的電磁吸收材料仍存在一定難度。

磁場(chǎng)作為一種新的自組裝動(dòng)力源，近年來受到了廣泛的關(guān)注。磁場(chǎng)誘導(dǎo)自組裝能將能量無接觸地傳遞給物質(zhì)的微觀尺度，使一些分子、原子、膠體以及微納米顆粒發(fā)生取向、遷移、排列等一系列的變化，使微觀尺度自行聚集形成規(guī)則有序的結(jié)構(gòu)因此，為電磁復(fù)合吸波材料的成分可調(diào)、結(jié)構(gòu)可控設(shè)計(jì)提供了一種新方法。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)合材料及其制備方法和用途，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案獲得的。

本發(fā)明的目的之一在于提供一種復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：以碳化鈦粉末為基材，鈷鹽和表面活性劑在還原劑作用下進(jìn)行水熱反應(yīng)，形成鈷顆粒并沉積在碳化鈦粉末上，獲得所述的復(fù)合材料。

優(yōu)選地，所述鈷顆粒定向排列在碳化鈦粉末上，呈長(zhǎng)鏈狀。

優(yōu)選地，所述鈷鹽選自氯化鈷、硝酸鈷中的一種或兩種。

優(yōu)選地，所述表面活性劑為聚乙二醇。更優(yōu)選地，所述聚乙二醇的分子量為2000～6000。

優(yōu)選地，所述還原劑為硼氫化鈉。

優(yōu)選地，所述碳化鈦粉末、鈷鹽、還原劑和表面活性劑的質(zhì)量比為1:(3.5～4)：(10～12)：(0.8～1)。

優(yōu)選地，所述水熱反應(yīng)的溫度為60～80℃。

更優(yōu)選地，所述水熱反應(yīng)的溫度為70～80℃。