本發(fā)明涉及電磁波吸收材料，特別是涉及一種bc/mxene@mos2復(fù)合氣凝膠及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，特別是第五代（5g）的到來，給人們的生活帶來了極大的便利，包括衛(wèi)星通信、寬帶雷達(dá)、無線網(wǎng)絡(luò)和便攜式數(shù)字硬件在內(nèi)的大功率電子設(shè)備越來越多地應(yīng)用于人類健康、信息安全和國防安全。但是科技改變生活的同時也帶來了嚴(yán)重的電磁波污染，電磁污染會破壞電子設(shè)備的正常功能，對人類健康構(gòu)成潛在威脅。?為了解決這一問題，開發(fā)輕量化、薄厚度、強(qiáng)吸收、寬帶寬的微波吸收材料（mams），已成為近幾年的研究熱點(diǎn)。

2、傳統(tǒng)的mams，如炭黑、鐵氧體以及磁性金屬，已經(jīng)取得了較好的電磁波（emw）性能，但是這些材料具有高密度、較窄的吸收帶寬，高填充比等缺點(diǎn)。相較于傳統(tǒng)mams，mxene基氣凝膠具有獨(dú)特的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及高比表面積低密度，并且在低填充量下，即可獲得優(yōu)異的吸波性能。但單獨(dú)mxene氣凝膠因較差的機(jī)械性能，使應(yīng)用方面收到了較大的限制。并且mxene因其優(yōu)良的導(dǎo)電率，導(dǎo)致氣凝膠的阻抗匹配較差，使電磁波大部分在材料表面被反射，進(jìn)而很難進(jìn)入吸波材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種bc/mxene@mos2復(fù)合氣凝膠及其制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明利用細(xì)菌纖維素作為粘結(jié)劑，增強(qiáng)機(jī)械性能，通過冷凍鑄造-冷凍干燥得到bc/mxene氣凝膠，隨后通過水熱合成在氣凝膠表面生長mos2納米片改善材料的阻抗匹配，最終得到bc/mxene@mos2微波吸收材料，為解決電磁波污染的問題提供了一種新的思路。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種bc/mxene@mos2復(fù)合氣凝膠，包括bc/mxene骨架和負(fù)載bc/mxene骨架上的mos2納米片。

4、本發(fā)明還提供了一種上述技術(shù)方案所述的bc/mxene@mos2復(fù)合氣凝膠的制備方法，包括以下步驟：

5、1）將單層mxene粉與細(xì)菌纖維素分散液混合，得到前驅(qū)體分散液；

6、2）將所述步驟1）得到的前驅(qū)體分散液進(jìn)行冷凍鑄造，冷凍干燥后得到bc/mxene氣凝膠；

7、3）將四水合鉬酸銨、硫脲和水混合，得到混合液，將所述步驟2）得到的bc/mxene氣凝膠浸泡在所述混合液中，經(jīng)水熱反應(yīng)后，得到bc/mxene@mos2復(fù)合氣凝膠。

8、優(yōu)選的，所述步驟1）單層mxene粉與細(xì)菌纖維素分散液的質(zhì)量比為0.06~0.08:10；

9、所述細(xì)菌纖維素分散液的質(zhì)量百分含量為0.8%；

10、所述混合在攪拌下進(jìn)行，所述攪拌的條件包括：轉(zhuǎn)速為1300rpm，時間為5h。

11、優(yōu)選的，所述步驟2）冷凍鑄造的條件包括：溫度為-80~-196℃，時間為1h；

12、所述冷凍干燥的條件包括：溫度為-55℃，時間為48h。

13、優(yōu)選的，所述步驟2）前驅(qū)體分散液在定向冷凍鑄造模具中進(jìn)行冷凍鑄造，所述定向冷凍鑄造模具包括銅質(zhì)底座和亞克力方管兩部分，銅質(zhì)底座的尺寸為60×60×2mm，亞克力方管管壁厚為5mm，內(nèi)腔尺寸為20×20×25mm。

14、優(yōu)選的，所述步驟3）四水合鉬酸銨、硫脲和水的質(zhì)量比為1.0595:2.2835:30；

15、所述混合液的體積和bc/mxene氣凝膠的數(shù)量比為30ml:1個。

16、優(yōu)選的，所述步驟3）浸泡的時間為12h；

17、所述水熱反應(yīng)的條件包括：溫度為200℃，時間為18~24h。

18、本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述的bc/mxene@mos2復(fù)合氣凝膠在制備電磁波吸波材料中的應(yīng)用。

19、本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述的bc/mxene@mos2復(fù)合氣凝膠在提高電磁波吸波材料吸波性能中的應(yīng)用。

20、本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述的bc/mxene@mos2復(fù)合氣凝膠在改善電磁波吸波材料阻抗匹配中的應(yīng)用。

21、本發(fā)明的有益效果：

22、（1）本發(fā)明利用生物質(zhì)材料，原料易得，成產(chǎn)成本低，并且具有優(yōu)異的機(jī)械性能，可以有效改善氣凝膠的機(jī)械性能，并且細(xì)菌纖維素也是一種低介電材料，可以改善阻抗匹配的問題（材料吸波性能及吸收帶寬較寬，說明材料在該吸收頻率下具有較好地阻抗匹配）；

23、（2）本發(fā)明借助冷凍鑄造-冷凍干燥工藝在材料內(nèi)部成功構(gòu)筑微米級定向孔道，結(jié)構(gòu)可控性強(qiáng)，有助于實(shí)現(xiàn)材料電磁性質(zhì)和吸波性能的多尺度調(diào)控；本發(fā)明通過構(gòu)建了多空氣凝膠，增大了比表面積，同時增加了異質(zhì)界面，進(jìn)而提升了界面極化；并且構(gòu)建了大量微孔，促進(jìn)了電磁波在材料內(nèi)部的反射與多重反射，增加了電磁波的傳輸路徑，更有利于材料對電磁波的吸收；

24、（3）本發(fā)明所制備的bc/mxene@mos2復(fù)合氣凝膠具有低密度（51.2mg/cm3）、低填充（≤5wt%）的條件下最小反射損耗高達(dá)52db（厚度為2.62mm），有效吸收帶寬高達(dá)7.04ghz（厚度為2.55mm），覆蓋整個ku波段以及部分x波段。綜合來看，該吸波材料十分符合目前新型微波吸收材料的開發(fā)輕量化、薄厚度、強(qiáng)吸收、寬帶寬的應(yīng)用需求。

技術(shù)特征：

1.一種bc/mxene@mos2復(fù)合氣凝膠，其特征在于，包括bc/mxene骨架和負(fù)載bc/mxene骨架上的mos2納米片。

2.一種權(quán)利要求1所述的bc/mxene@mos2復(fù)合氣凝膠的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟1）單層mxene粉與細(xì)菌纖維素分散液的質(zhì)量比為0.06~0.08:10；

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟2）冷凍鑄造的條件包括：溫度為-80~-196℃，時間為1h；

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟2）前驅(qū)體分散液在定向冷凍鑄造模具中進(jìn)行冷凍鑄造，所述定向冷凍鑄造模具包括銅質(zhì)底座和亞克力方管兩部分，銅質(zhì)底座的尺寸為60×60×2mm，亞克力方管管壁厚為5mm，內(nèi)腔尺寸為20×20×25mm。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟3）四水合鉬酸銨、硫脲和水的質(zhì)量比為1.0595:2.2835:30；

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟3）浸泡的時間為12h；

8.權(quán)利要求1所述的bc/mxene@mos2復(fù)合氣凝膠在制備電磁波吸波材料中的應(yīng)用。

9.權(quán)利要求1所述的bc/mxene@mos2復(fù)合氣凝膠在提高電磁波吸波材料吸波性能中的應(yīng)用。

10.權(quán)利要求1所述的bc/mxene@mos2復(fù)合氣凝膠在改善電磁波吸波材料阻抗匹配中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及電磁波吸收材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種BC/MXene@MoS<subgt;2</subgt;復(fù)合氣凝膠及其制備方法和應(yīng)用。BC/MXene@MoS<subgt;2</subgt;復(fù)合氣凝膠包括BC/MXene骨架和負(fù)載BC/MXene骨架上的MoS<subgt;2</subgt;納米片。本發(fā)明BC/MXene@MoS<subgt;2</subgt;復(fù)合氣凝膠具有優(yōu)異的吸波性能、輕質(zhì)和多孔等特性，并且與環(huán)氧樹脂結(jié)合，在5%的填充比例下就具有可觀的吸波性能，可有效減輕實(shí)際應(yīng)用中微波吸收劑的重量，此BC/MXene@MoS<subgt;2</subgt;復(fù)合氣凝膠具有較好的吸波性能及較優(yōu)的阻抗匹配，能夠應(yīng)用于電磁波吸波材料領(lǐng)域。

技術(shù)研發(fā)人員：李世奇,張青峰,張逸軒,蔡玉榮,姚菊明
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23