[发明专利]一种多级结构构筑的复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种多级结构构筑的复合材料及其制备方法和应用，涉及电磁微波吸收与屏蔽领域。本发明先通过在棉布表面包覆数层表面含有大量含氧官能团的二维层状MXene，为进一步水热生长CoNi双金属氢氧化物纳米片提供活性位点。所述的双金属氢氧化物纳米片均匀的生长在一维核壳结构MXene@CF表面。随后在三聚氰胺作为碳源和氮源下，通过化学气相沉积的方法外延生长细长的多壁碳纳米管。这种外延的细长的碳纳米管更加容易在三维空间形成电子的传输路径，为外加电磁场作用下产生的感生电流提供网络。并且大量的异质界面提供界面极化损耗来消耗电磁微波，在薄厚度下材料具有较低的反射损耗和较宽的有效吸收带宽。

技术领域

本发明涉及纳米复合材料电磁微波吸收与屏蔽领域，具体涉及一种多级结构构筑的复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着5G时代的到来，大功率的设备的普及，给人们带来便捷的同时，所产生的电磁污染严重威胁人们的正常生活，在这样的情况下，解决电磁污染问题变得迫不及待。发展高效电磁微波吸收材料是一种有效的解决电磁波问题的方式，主要依靠自身对电磁波的吸收，将电磁微波转化为热能以及其它形式的能量，而对于电磁屏蔽材料，主要是依靠材料自身的高的电导率使得电磁波在材料表面发生反射，避免电磁微波透过吸收体，进而损耗电子仪器设备。

电磁微波吸收材料主要是依靠自身对电磁波产生的感生电流的衰减提供传导损耗，以及部分区域存在界面极化和偶极极化增强极化损耗能力。还有在外加电磁场的作用下，铁磁共振产生的磁损耗来转化电磁微波。发展一种轻质、高效的电磁微波吸收材料，目前研究热点在碳基材料。在低的填料含量下，可以满足较低的反射损耗以及宽的有效吸收带宽。电磁屏蔽材料主要依靠高的电导率造成阻抗匹配差，使得电磁波在屏蔽体表面发生反射。电磁屏蔽的总效果值等于有效反射值与有效吸收值的叠加。在电磁屏蔽中，对电磁波的吸收在部分材料中占主要地位，这主要是由于移动载流子、电偶极子以及磁偶极子和内部界面的多级反射和散射对电磁波损耗。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明设计并提供一种多级结构构筑的复合材料及其制备方法和应用，解决了目前电磁微波吸收材料吸收性能和屏蔽性能兼容的技术问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术路线予以实现：

一种多级结构构筑的复合材料，所述的多级结构构筑的复合材料为MWCNTs-MXene@CF, 包括：

二维层状化合物MXene纳米片均匀的包覆在棉布CF表面，形成独特的核壳结构，所述CoNi双金属氢氧化物纳米片原位生在MXene@CF表面，所述由双金属氢氧化物催化外延生长的多壁碳纳米管垂直与MXene面，在三维空间形成电子传导路径，并且形成的CoNi合金作为催化源，催化多壁碳纳米管的生长，并且合金纳米颗粒被包裹在多壁碳纳米管的顶端。

优选的，二维层状化合物MXene纳米片均匀的包覆在棉布CF表面。

优选的，所述多壁碳纳米管的直径为10-50nm。

一种多级结构构筑的复合材材料的制备方法，包括：

S1、棉布清洗；

S2、制备少数层Ti₃C₂TX MXene：将原材料Ti₃AlC₂ 加入HCl/LiF 溶液中，刻蚀后超声获得少数层MXene溶液；

S3、将清洗后棉布基底放入步骤S2中制备的少数层MXene溶液中浸泡，并进行真空干燥处理，重复浸泡烘干过程，真空保存备用；