[發明專利]一種超韌性高耐磨MXene基復合材料的制備方法有效
| 申請號： | 202210375648.1 | 申請日： | 2022-04-11 |
| 公開（公告）號： | CN114591600B | 公開（公告）日： | 2022-12-13 |
| 發明（設計）人： | 張俊彥;白常寧;高凱雄 | 申請（專利權）人： | 中國科學院蘭州化學物理研究所 |
| 主分類號： | C08L63/00 | 分類號： | C08L63/00;C08K3/22;C08K3/14;C08K7/24 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 韌性 耐磨 mxene 復合材料 制備 方法 | ||
本發明屬于材料技術領域，提出了一種超韌性高耐磨MXene基復合材料的制備方法，該方法包括：步驟一：T i3C2Tx MXene納米片的合成；步驟二：氧化鋅顆粒的制備；步驟三：多孔定向排列式MXene基泡沫體的制備；步驟四：固化形成MXene基復合材料。本發明首先通過小尺寸MXene納米片自組裝包裹氧化鋅顆粒形成“核?殼”結構，并隨后與大尺寸MXene納米片復合形成三維結構泡沫體，最后利用聚合物基質填充泡沫體中空隙，制備出塊體復合材料。采用真空過濾?冷凍干燥結合方式賦予其高彈性、高韌性等優異性能，設計“雙重微結構”式大/小尺寸MXene?氧化鋅顆粒為其減摩抗磨性提供了保障。
技術領域
本發明屬于材料技術領域，具體涉及一種超韌性高耐磨MXene基復合材料的制備方法。
背景技術
MXene二維材料具有高強度、大比表面積和易剪切能力，被認為是優異的納米填料之一，以提高環氧樹脂的力學性能和摩擦學性能。然而，MXene隨機分散在環氧樹脂中，阻礙了其各向異性特性的發揮。為了進一步提高MXene-環氧樹脂復合材料的摩擦學性能，MXene通常通過多種方法組裝成復合材料中的定向結構，如逐層自組裝法和磁場誘導。然而，這些方法主要用于提高聚合物的導熱性和導電性，很少專注于增強聚合物的摩擦學性能。此外，這些方法應用也受限于：逐層法難以制備3D對齊的整體材料、磁場誘導法加工成本高等。
基于上述方法不足，真空過濾法因其對實驗設施、操作難度、污染處理和加工成本的要求相對較低，被認作為一種方便可行的制備定向MXene整體材料的策略。然而，很少有研究調查通過真空過濾法制備的對齊MXene-環氧樹脂復合材料的摩擦學性能。因為真空過濾處理后液體會完全排出，從而使MXene層緊密堆積，阻礙了環氧樹脂的滲透，復合材料不能承受高的法向載荷。
除利用二維材料易剪切能力外，研究人員也嘗試在聚合物填充納米球形顆粒實現球軸承潤滑效果，以促使滑動摩擦轉變為滾動摩擦，例如，Al2O3、TiO2、SiO2球形納米顆粒。但由于聚合物的緩沖作用，大量的納米顆粒被壓實到聚合物基體內部或被推出磨痕外，球軸承潤滑效果無法實現。
發明內容
本發明旨在解決背景技術中記載的問題，提供一種超韌性高耐磨MXene基復合材料的制備方法。
為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：一種超韌性高耐磨MXene基復合材料的制備方法，包括如下步驟：
包括如下步驟：
步驟一：Ti3C2Tx MXene納米片的合成
將LiF緩慢加入HCl中并持續攪拌，待完全溶解后，逐漸加入Ti3AlC2以形成第一混合物，將第一混合物在35℃攪拌24小時后獲得的產物用去離子水洗滌數次，直到上清液的pH為6，再在冰浴中的N2氣氛中超聲處理上清液，然后以不同的離心速度，得到S-MXene納米片和L-MXene納米片；
步驟二：氧化鋅顆粒的制備
以聚乙二醇為溶劑，溶解Zn(NO3)2·6H2O和聚乙烯吡咯烷酮的復合溶液，將復合溶液轉移到高壓釜中，在200℃下保持6小時，冷卻至室溫后得氧化鋅球體，用去離子水和乙醇離心洗滌氧化鋅球體數次，并在烘箱中干燥；
步驟三：多孔定向排列式MXene基泡沫體的制備
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