[发明专利]一种宽频可调吸波水凝胶的制备方法

说明书

本发明提供了一种宽频可调吸波水凝胶及其制备方法。本发明通过将自组装型Ti₃C₂T_x MXene与聚丙烯酰胺水凝胶复合，制备宽频可调电磁波吸收水凝胶。通过聚丙烯酰胺水凝胶网络与自组装型Ti₃C₂T_x MXene的复合，增强复合水凝胶材料的电磁波吸收强度和频宽；此外，通过调节液相中水和丙三醇比例的方式控制水凝胶含水量，借此改变复合水凝胶的电磁波吸收频段和吸收强度。本发明吸波水凝胶吸波强度高，吸波频宽宽，吸波效果好，制备工艺简单，可用于工业化生产。

技术领域

本发明属于功能材料领域，具体涉及一种宽频可调吸波水凝胶的制备方法。

背景技术

众所周知，电磁波吸收材料在军用的隐身技术领域和民用的电磁波防控领域均有巨大的应用需求。特别是通讯技术的迅猛发展，对同一材料能满足不同场合需求的新型吸波材料的期望越来越高。

水基吸波材料利用水的高介电常数以及对电磁波的强损耗特性，在新型吸波材料中脱颖而出。但存在水分容易流失，吸波频段不宽，吸波效果不够理想等问题。

水凝胶是一种通过共价键、氢键、范德华力等作用力共同作用形成的水溶涨型的功能高分子吸水储水材料。聚丙烯酰胺水凝胶由于侧链含有大量的酰胺基团，所以有很强的储水能力，同时有无毒性、易回收、可降解等特点，是理想的储水材料。

但是，由于水与空气的阻抗匹配差，大部分的电磁波会被水所反射，单一的水凝胶材料很难达到对电磁波的宽频和高效吸收，同时，气候变化时，水凝胶中的水也存在流失的风险。

发明内容

针对现有技术中的上述问题以及技术缺陷，本发明提供了一种宽频可调复合吸波水凝胶及其制备方法。

采用的方案具体如下：

一种宽频可调复合吸波水凝胶，所述宽频可调复合吸波水凝胶是由自组装型Ti₃C₂T_x MXene和聚丙烯酰胺水凝胶复合而成，其中，自组装型Ti₃C₂T_x MXene的含量为1wt‰～30wt‰，水凝胶的含水量为20vol％～40vol％。所述自组装型Ti₃C₂T_x MXene由氯离子掺杂的聚吡咯纳米线(PPyNWs-Cl)和Ti₃C₂T_x MXene在水中混合自组装形成。其中，PPyNWs-Cl带有负电荷，Ti₃C₂T_x MXene带有正电荷；二者依靠静电力的作用相互吸附，PPyNWs-Cl插入在MXene片层中间，形成静电自组装结构。

进一步地，氯离子掺杂的聚吡咯纳米线由溶于0.2M稀盐酸的吡咯单体和十六烷基三甲基溴化铵在冰浴中经由引发剂引发聚合生成，其中，十六烷基三甲基溴化铵作为软模板，与吡咯单体的摩尔比为1:3～3:2，吡咯单体在稀盐酸中的浓度为1.48g/L。

进一步地，所述引发剂为过硫酸铵，加入的过硫酸铵与吡咯单体的物质的量比为1:1。

进一步地，氯离子掺杂的聚吡咯纳米线(PPyNWs-Cl)和Ti₃C₂T_x MXene在水中混合的质量比为1:2～3:1。

一种上述宽频可调复合吸波水凝胶的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)将氯离子掺杂的聚吡咯纳米线(PPyNWs-Cl)和Ti₃C₂T_x MXene加入去离子水中，超声、搅拌自组装后干燥，制得自组装型Ti₃C₂T_x MXene。