[发明专利]铁氧体材料与MXenes的复合材料、其制备方法及应用

说明书

本发明提供了一种铁氧体材料与MXenes构成的复合材料，其中铁氧体分子分散在MXenes的片层结构。该复合材料具有良好的电导性能，当温度低于260K时，依然能保持一定的电导率；并且，该复合材料具有良好的阻抗匹配性能，因此能够作为吸波材料而应用于抗电磁干扰天线、滤波器、电感元件等各类电子元器件中，尤其适用于在低温条件下的吸波应用。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，特别涉及一种铁氧体材料与MXenes的复合材料、其制备方法及应用。

背景技术

随着电子信息产业的飞速发展，笔记本电脑、手机、平板电脑等移动通讯设备大量普及，几乎已覆盖至每一个家庭，并成为日常生活中不可或缺的一部分。但随着这些无线通信设备和高频电子器件用量的急剧增加，电磁干扰(Electromagnetic interference)现象与电磁污染问题也愈演愈烈。

铁氧体材料是双复介质，不但具有一般介质材料的欧姆损耗、极化损耗、离子和电子共振损耗，还具有铁氧体特有的畴壁共振损耗、磁矩自然共振损耗和粒子共振损耗，因此，铁氧体作为一种研究最为成熟的吸波材料，已经在抗电磁干扰天线、滤波器、电感元件等各类电子元器件中得到广泛的应用。但是，铁氧体材料密度较高，低温下将转变为绝缘体，并且存在陶瓷材料的脆性问题，这些因素限制了其在高阶模吸收器(加速器)及空间武器装备等特殊领域(航空航天)的应用。

二维过渡金属碳化物或碳氮化物，即MXenes，是由Gogotsi和Barsoum等人在2011年合作发现的具有二维片层结构的新型材料，一般可用M_n+1X_nT_z表示，其中M指过渡族金属(如Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Sc等)，X指C或/和N，n一般为1-3，T_z指表面基团(如O^2-、OH^-、F^-、NH₃、NH₄⁺等)。目前，MXenes一般来源于三元层状金属陶瓷M_n+1AX_n相(M为过渡金属元素，A为主族元素，X为C和/或N，n一般为1～3，简称MAX相)，通过将MAX相中结合较弱的A位元素(如Al、Si等原子)抽出而得到。同石墨烯类似，MXenes具有优良的导电导热性，较高的比表面积。而且，MXenes天然具有多层“类手风琴”结构，不易团聚；同时，其表面带有的丰富基团能够作为铁/镍/钴等离子的合适配体。

发明内容

本发明提供了一种铁氧体材料与MXenes的复合材料，铁氧体分子分散在MXenes的片层结构中。

所述的复合材料中，铁氧体材料与MXenes的质量可调，根据实际需要，MXenes的质量占所述复合材料总质量的百分含量在0.1～99.9％范围可调，铁氧体材料占所述复合材料总质量的百分比含量在0.1～99％范围可调。

所述的铁氧体材料不限，包括化学式为MeFe₂O₄、AFe₁₂O₁₉、R₃Fe₅O₁₂等体系的铁氧体材料。其中Me元素可以是Ni、Mn、Zn、Cu、Co、Fe、Li、Mg、Cr、Ca、Ba等元素中的一种元素或两种以上元素的组合；A元素可以是Ba、Co、Ni、Mn、Zn、Cu、Fe、Li、Mg、Cr、Ca等元素中的一种元素或两种以上元素的组合；R元素可以是Y、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等稀土元素中的一种元素或两种以上元素的组合。

所述的MXenes的制备方法不限，可以通过将三元层状金属陶瓷M_n+1AX_n相(M为过渡金属元素，A为主族元素，X为C和/或N，n一般为1～3)中结合较弱的A位元素(如Al、Si等原子)抽出而制得。