[发明专利]超耐磨二维复合材料及其制备方法

说明书

本申请公开了一种超耐磨新型二维复合材料的制备方法。所述制备方法可以为涂覆法，包括：将新型二维材料A撒到基底表面，将零维材料B和/或二维材料C撒在所述新型二维材料A表面，向所述新型二维材料A表面与零维材料B和/或二维材料C表面加溶剂，用刮板涂覆直至所述新型二维材料A、零维材料B和/或二维材料C与所述溶剂混合均匀，使所述溶剂挥发，得到负载在所述基底上的所述超耐磨新型二维复合材料。本申请的方法制备得到的超耐磨新型二维复合材料能够满足对耐磨性有较高需求的材料或零部件的耐磨需求。

技术领域

本申请涉及机械工程的表面处理技术，尤指超耐磨新型二维复合材料及其制备方法。

背景技术

新型二维材料(化学式M_n+1X_n)是指包括二维过渡金属碳化物、氮化物、碳氮化物，具有特殊层状结构的一类二维材料，其通过将化学式为M_n+1YX_n的原料中的Y刻蚀后形成，其中M是过渡金属元素，Y是主族元素，X为碳和/或氮元素，n＝1、2、3，得到的M_n+1X_n仍能保持特殊的二维层状结构，用作润滑剂时能起到一定的耐磨作用(Naguib等人,25th anniversaryarticle: MXenes:a new family of two-dimensional materials,Advanced Materials，2014， 26(7):992-1005)。但是，当在常规高湿度环境中储存或长时间发生摩擦时，新型二维材料的层状结构会遭到破坏，使得耐磨性能失效，无法保护对耐磨有需求的材料或零部件，因此对新型二维材料的耐磨性能提出了更高的要求。新型二维复合材料是在新型二维材料的基础上发展而来的一类新型材料，它不仅具有新型二维材料的层状结构和新型层内结构，当复合普通零维材料或另外一种普通二维材料时，还赋予新型二维材料更好的性能，使得新型二维材料呈现极好的耐磨性能。目前，新型二维复合材料常采用配置溶液或直接撒粉末的方法制备，但是采用这两种方法制备得到的新型二维复合材料的耐磨性能较差，不能满足对耐磨有较高需求的材料或零部件的耐磨需求。

因此，需要开发新的新型二维复合材料制备技术，以满足对耐磨有较高需求的材料或零部件的耐磨需求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请提供了两种超耐磨新型二维复合材料的制备方法，这两种方法制备得到的新型二维复合材料具有优异的耐磨性能，能够满足对耐磨有较高需求的材料或零部件的耐磨需求。

本申请提供了一种超耐磨新型二维复合材料的制备方法，所述制备方法为涂覆法，包括：将新型二维材料A撒到基底表面，将零维材料B和/或二维材料C撒在所述新型二维材料A表面，向所述新型二维材料A表面与零维材料B和/或二维材料C表面加溶剂，用刮板涂覆直至所述新型二维材料A、零维材料B和/或二维材料C与所述溶剂混合均匀，使所述溶剂挥发，得到负载在所述基底上的所述超耐磨新型二维复合材料；

其中，所述新型二维材料A化学式为M_n+1X_n，M为过渡金属元素，X为碳和/或氮，n＝1、2、3。

在本申请实施例中，所述新型二维材料A:所述零维材料B和/或所述二维材料C的质量比可以为10000:1～1:10000。

在本申请实施例中，在化学式M_n+1X_n中，M可以包括钛、钪、锆、铌、钒、钽、铬和钼中的任意一种或多种；优选地，所述新型二维材料A为二维二碳化三钛(Ti₃C₂)。

在本申请实施例中，所述零维材料B可以选自纳米金刚石、纳米银和纳米立方氮化硼中的任意一种或多种；优选地，所述零维材料B为纳米金刚石。

在本申请实施例中，所述二维材料C可以选自石墨烯、氧化石墨烯、二硫化钼和二硫化钨中的任意一种或多种；优选地，所述二维材料C为石墨烯。