[发明专利]一种具有双重吸波损耗机制的多组元磁性MAX相材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于复合无机材料技术领域，涉及一种具有双重吸波损耗机制的多组元磁性MAX相材料及其制备方法和应用。所述具有双重吸波损耗机制的多组元磁性MAX相材料的分子式为Msubgt;n+/subgt;subgt;1/subgt;AXsubgt;n/subgt;，其中M为元素周期表上第4～11族的过渡金属元素中的三种或三种以上组合，A为磁性元素，X为C元素和/或N元素，n为1、2、3或4。本发明提供的多组元磁性MAX相材料通过M元素和A位元素的协同作用，同时具有介电损耗与磁损耗的双重吸波损耗机制，构成的多组元磁性MAX相材料具有优异的吸波性能和较高的有效带宽。

技术领域

本发明属于复合无机材料技术领域，涉及一种具有双重吸波损耗机制的多组元磁性MAX相材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着无线通信和电子设备的广泛使用，电磁波污染问题也日益严重，对人类健康和环境有很大的危害。为了解决这些问题，有必要设计和制造新的电磁波吸收体。M_n+1AX_n(MAX)相，是一种具有六方晶体结构(空间群P6₃ mm/c，No.194)的纳米层状过渡金属碳化物/氮化物，其中M是过渡金属，A主要来自13-16族，X是C和/或N，n＝1、2或3。MAX相独特的晶体结构与成键特征，使其兼具金属和陶瓷特性，被认为是一类极具潜力的电磁波吸收候选材料，在过去几十年中吸引了研究人员的注意。

目前MAX相的吸波性能主要是由介电损耗贡献，然而利用磁性元素优异的磁性能和电损耗型材料优异的性能来进行互补，达到提高阻抗匹配度，增强电磁波吸收性能的目的。设计同时具有介电损耗与磁损耗的新型MAX相电磁波吸收器具有重要意义。

发明内容

本发明的发明目的在于针对现有技术中的不足，提供一种具有双重吸波损耗机制的多组元磁性MAX相材料及其制备方法和应用。

本发明的一个目的通过以下技术方案来实现：

一种具有双重吸波损耗机制的多组元磁性MAX相材料，所述多组元磁性MAX相材料的分子式为M_n+1AX_n，其中M为元素周期表上第4～11族的过渡金属元素中的三种或三种以上组合，A为磁性元素，X为C元素和/或N元素，n为1、2、3或4。

作为优选，所述多组元磁性MAX相材料具有六方晶系结构，空间群为P6₃/mmc，晶胞由M_n+1X_n单元与A层原子交替堆垛而成。

作为优选，所述多组元磁性MAX相材料的M为Ti、V、Nb、Ta、Mo、Hf、Zr、Cr中的三种或三种以上组合。

本发明的多组元磁性MAX相材料中的M为Ti、V、Nb、Ta、Mo、Hf、Zr、Cr中的三种或三种以上，将具有不同原子尺寸、晶体结构的组元固溶在一起，材料局部化学环境会产生强烈的晶格畸变(局部应力)和应力涨落，从而可以增强电子散射作用并降低电子电导率，减弱电导损耗。高熵固溶体中的大量缺陷(如空位、间隙原子等)作为极化中心，在交流电场作用下可以抑制偶极子的转向和空间电荷的重新排布，从而消耗电磁波的能量。

作为优选，所述多组元磁性MAX相材料的A为Fe、Co、Ni中的一种或多种。本发明的多组元磁性MAX相材料的A为Fe、Co、Ni中的一种或多种，磁性组元以及大量带电缺陷的引入，可以为磁损耗提供更多途径，增强磁损耗能力，可以实现MAX相兼具介电损耗与磁损耗的双重吸波性能。

作为优选，所述X为C_xN_y，其中x+y＝1。

本发明的另一个目的通过以下技术方案来实现：

一种具有双重吸波损耗机制的多组元磁性MAX相材料的制备方法，包括以下步骤：