[发明专利]一种MXene增强铜基复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种MXene增强铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤制备MXene胶体溶液1）将M、Al、C粉末烧结形成陶瓷粉体，2）将陶瓷粉体材料置于盐酸与氟化锂混合液或氢氟酸腐蚀，清水洗涤腐蚀产物，使用去离子水配悬浊液并超声波分层、离心后制得MXene胶体溶液；制备MXene/铜复合材料1）配制铜盐、碱、葡萄糖的水溶液；2）取MXene胶体溶液与葡萄糖溶液混合得到混合液；3）将混合液和碱液倒入铜盐溶液中并进行乳化；4）乳化后的沉淀物用去离子水冲洗，使用无水乙醇冲洗脱水后真空干燥处理；5）干燥处理后的沉淀物粉在氢气中还原，还原后的粉体使用放电等离子烧结即得。本发明得到的MXene/铜复合材料，强度显著提高，力学性能优异。

技术领域

本发明涉及一种复合材料，尤其涉及一种MXene增强铜基复合材料及其制备方法。

背景技术

铜及铜合金具良好的塑性和韧性,优异的导电导热性,易于加工成型和强耐腐蚀性,被广泛应用于电子电气、机械交通、能源、航空航天及国防工业等领域。但是它的强度低、耐磨性能差等缺点限制了其发展。

发明内容

本发明为了改善铜基材料的力学性能，提供了一种MXene增强铜基复合材料，本发明采用MXene增强铜基材料，MXene作为一种新型的二维层状纳米化合物，具有独特的二维层状结构和较大的比表面积， 与铜结合后形成MXene/铜复合材料，强度显著提高，力学性能优异。

本发明所采取的技术方案为：一种MXene增强铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤

制备MXene胶体溶液

1）将M、Al、C粉末烧结形成陶瓷块体材料，将制备陶瓷块体材料进行研磨处理，得到陶瓷粉体，其中M为过渡金属；

2）将陶瓷粉体材料置于盐酸与氟化锂混合液或氢氟酸腐蚀，清水洗涤腐蚀产物，使用去离子水配悬浊液并超声波分层、离心后制得MXene胶体溶液；

制备MXene/铜复合材料

1）配制铜盐、碱、葡萄糖的水溶液，其中碱作为氧化剂，葡萄糖作为还原剂；

2）取MXene胶体溶液与葡萄糖溶液混合得到混合液，MXene胶体溶液与葡萄糖溶液会发生氧化还原反应；

3）将混合液和碱液倒入铜盐溶液中并进行乳化；

4）乳化后的沉淀物用去离子水冲洗，使用无水乙醇冲洗脱水后真空干燥处理；

5）干燥处理后的沉淀物粉在氢气中还原，还原后的粉体使用放电等离子烧结即得。

进一步的，所述M为Ti、Nb、V、Cr或Ta。

进一步的，所述陶瓷粉体为M_n+1AlC_n（n=1,2,3），所述M_n+1AlC_n的制备方法为：将M、Al、C粉末按照摩尔比（n+1）:1.2:n（n=1,2,3）混匀后，在1000～1800℃通过无压烧结工艺制备高纯三元层状M_n+1AlC_n（n=1,2,3）陶瓷块体材料，将制备的M_n+1AlC_n陶瓷材料进行研磨处理，得到M_n+1AlC_n陶瓷粉体。

进一步的，所述陶瓷粉体细度为100目～1200目。

进一步的，（1）将1g的陶瓷粉体加入5～25ml浓度为9～12mol/ml的盐酸与0.2～2g氟化锂的混合溶液中，或加入5～25ml HF含量为10～70的水溶液中，加入磁转子并在20～70℃的油浴环境中搅拌12～96h得到混合物悬浊液；