[发明专利]一种MXene复合纤维增强石墨烯气凝胶吸波材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种MXene复合纤维增强石墨烯气凝胶吸波材料的制备方法，包括：制备MXene复合纤维；配置氧化石墨烯水分散溶液；将MXene复合纤维加入氧化石墨烯水分散溶液，再加入还原剂，进行高速分散，得到MXene复合纤维‑氧化石墨烯水分散溶液；将MXene复合纤维‑氧化石墨烯水分散溶液放入反应釜中，通过水热自组装反应得到MXene复合纤维增强石墨烯水凝胶；将MXene复合纤维增强石墨烯水凝胶放入液氮中预冻，再进行冷冻干燥处理，得到MXene复合纤维增强石墨烯气凝胶吸波材料。本发明的吸波材料在提升电磁波损耗能力的同时兼顾了阻抗匹配，具有更强的吸波损耗和更宽的有效吸收带宽。

技术领域

本发明属于吸波材料技术领域，具体涉及一种MXene复合纤维增强石墨烯气凝胶吸波材料及其制备方法。

背景技术

随着无线通讯技术的发展，相关的电子设备以及设施在民用和军用领域得到了广泛的应用。这些技术与设备在给人们带来便利的同时，也使得电磁污染问题日益突出，迫切需要高效的电磁波吸收与屏蔽材料来保护人们免受伤害。近几年来，气凝胶吸波材料以其密度低、质量轻、吸波频带广等特点引起了越来越多的关注和研究。

石墨烯气凝胶具有由石墨烯片层相互交联构成的三维多孔结构，能够在高频电磁场下产生导电损耗从而消耗电磁波，已被证明是一种具有发展前景的气凝胶吸波材料。但由于其组成成分单一，缺少极化损耗的机制，吸波性能有待进一步提升。通过与其他材料复合，例如磁性纳米粒子、聚合物分子、碳纳米管等，可以得到吸波性能优异的石墨烯复合气凝胶。

MXene材料是一种过渡金属碳、氮化物的新型二维材料，其具有导电性能好、亲水性强、层间距可调、表面官能团丰富等优点，在电池和超级电容器、能源存储与转化、传感器、催化剂、电磁波吸收与屏蔽等领域具有重要应用前景。特别地，在电磁波吸收领域，MXene已被证明具有优异的电磁波损耗能力。但同时，其较高的电导率不利于阻抗匹配，高比表面积的二维MXene在高含量时会反射电磁波，导致阻抗失配。将MXene与石墨烯气凝胶进行复合，设计独特的三维结构是一种合理的解决方案，目前这方面的成果较少，有待进一步地深入研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种MXene复合纤维增强石墨烯气凝胶吸波材料及其制备方法，采用MXene复合纤维和石墨烯气凝胶构建独特的三维结构，在提升电磁波损耗能力的同时避免MXene引起的阻抗失配，从而获得兼具强电磁波损耗和高阻抗匹配度的气凝胶吸波材料。

为解决上述技术问题，一方面，本发明实施例提供一种MXene复合纤维增强石墨烯气凝胶吸波材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤10)制备MXene复合纤维；

步骤20)配置氧化石墨烯水分散溶液；

步骤30)将所述MXene复合纤维加入所述氧化石墨烯水分散溶液，再加入还原剂，进行高速分散，得到MXene复合纤维-氧化石墨烯水分散溶液；

步骤40)将所述MXene复合纤维-氧化石墨烯水分散溶液放入反应釜中，通过水热自组装反应得到MXene复合纤维增强石墨烯水凝胶；

步骤50)将所述MXene复合纤维增强石墨烯水凝胶放入液氮中预冻，再进行冷冻干燥处理，得到MXene复合纤维增强石墨烯气凝胶吸波材料。

作为本发明实施例的进一步改进，所述步骤10)具体包括：

步骤11)分别配置MXene水分散溶液和纤维素水分散溶液；

步骤12)将所述MXene水分散溶液加入所述纤维素水分散溶液，不断搅拌，然后清洗、离心和过滤，得到MXene复合纤维。