CN105295303A - 树脂、铁氧体与MXenes的复合块体材料、其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种树脂、铁氧体与MXenes的复合块体材料，其中铁氧体分子分散在MXenes的片层结构中形成粉体颗粒，粉体颗粒均匀分散在树脂中形成块体材料。该复合块体材料一方面兼具铁氧体材料与MXenes的优点，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，同时具有良好的阻抗匹配性能，因此能够作为吸波材料而应用，尤其适用于在低温条件下应用；另一方面，该复合块体材料中引入树脂，将粉体颗粒均匀分散在树脂中而形成，具有易于成型加工的特点，同时由于树脂的固化温度较粉体颗粒的烧结温度低，因此有效解决了粉体颗粒在高温下易氧化等问题。

Description

树脂、铁氧体与MXenes的复合块体材料、其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，特别涉及一种树脂、铁氧体与MXenes的复合块体材料、其制备方法与应用。

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，已几乎覆盖至每一个家庭，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(Electromagneticinterference)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，铁氧体材料的密度比较高，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。

目前，对于二维过渡金属碳化物或碳氮化物材料的应用研究主要集中在储能方向。例如，M.Naguib等报道了V₂CT_z作为锂离子电池的电极材料具有优异的质量比容量，并且在充放电140次以后依旧能够保持良好的稳定性(M.Naguibetal,J.Am.Chem.Soc.,2013,135,15966)。M.Lukatskaya等人则研究了片层Ti₃C₂T_x作为超级电容器的电极活性材料，发现当1MMgSO₄作为电解质，使用1Ag^-1测试电流时该材料的比电容高达400Fcm^-3(M.Lukatskaya,etal,Science,2013,341,1502)。近来，M.W.Barsoum等在Nature上发表的最新文章显示，以粘土状的Ti₃C₂T_z制备的超级电容器具有900F/cm³的体积比电容，该值非常接近水合氧化钌(1000-1500F/cm³)，(M.Ghidiuetal,Nature,2014,516,78)。其他应用领域中，周爱国等研究了经NaOH活化的Ti₃C₂Tz纳米片对污水中重金属的吸附行为，发现在323K，pH＝5.8～6.2下，该材料对Pb(Ⅱ)的最大吸附容量可达140mgg^-1(Q.Pengetal,J.Am.Chem.Soc.,2014,136,4113)。MXenes也可作为Pt纳米粒子的载体材料在燃料电池起催化作用(Y.P.Gaoetal,SolidStateSciences,2014,35,62.)，它同Cu₂O的复合材料可以促进高氯酸铵的分解(X.H.Xieetal,Chem.Commun.,2013,49,10112.)。此外MXenes在高分子领域中的应用方面，Chen等将聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯(PDMAEMA)枝连到V₂CT_z纳米片上，可以获得具有CO₂温度双重刺激响应性能的杂化材料(Chen,J.,etal.,Chem.Commun.,2015,51,314)。

高分子树脂材料具有可塑性强，生产成本低，易于成型加工等特点，已经在轻质电磁屏蔽材料领域展现出良好的应用前景。例如，聚醚酰亚胺(PEI)是一种高性能聚合物树脂，它不仅具有高的玻璃化温度，还拥有优异的阻燃性能和机械性能，因此是制备高性能聚合物复合微孔发泡电磁屏蔽材料的最佳基体选择。

发明内容

本发明提供了一种树脂、铁氧体与MXenes的复合块体材料，由树脂与粉体颗粒组成，并且粉体颗粒均匀分散在树脂中；所述的粉体颗粒由铁氧体与MXenes组成，铁氧体分子分散在MXenes的片层结构中。

所述的复合块体材料中，树脂与粉体颗粒的质量可调，根据实际需要，树脂的质量占所述复合块体材料总质量的百分含量在5％～99.8％范围可调。

所述的粉体颗粒中，铁氧体材料与MXenes的质量可调，根据实际需要，MXenes的质量占所述粉体颗粒总质量的百分含量在0.1～99.9％范围可调，铁氧体材料占所述粉体颗粒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。

所述的树脂包括但不限于聚酰亚胺树脂(PEI)、聚苯乙烯树脂、聚甲基丙烯酸树脂、聚碳酸酯、聚丙烯树脂、环氧树脂、酚醛树脂等中的一种或两种以上的任意组合。

本发明还提供了一种制备所述复合块体材料的方法，该方法包括如下步骤：

将树脂溶于溶剂中，配置树脂溶液；将所述粉体颗粒分散于同种溶剂中，得到粉体颗粒溶液；将树脂溶液与粉体颗粒溶液均匀混合，静置、脱泡并均匀涂覆于载体表面，在合适的温度和湿度条件下溶剂挥发，待固化后清洗去除多余溶剂，然后在30～200℃下真空干燥0.1～100h，即可得到所述复合块体材料。

所述粉体颗粒的制备方法不限，包括化学共沉淀法、固相球磨法、溶胶-凝胶法、自蔓延燃烧法、共沉淀-水热法等。

所述的溶剂不限，包括二甲基甲酰胺(DMF)、甲苯或二甲苯等。

所述的干燥温度优选为80～150℃。

作为一种优选结构，所述的粉体颗粒中，铁氧体分子原位生长在MXenes的片层结构中。为此，本发明采用共沉淀法制备具有该优选结构的粉体颗粒，具体包括如下步骤：

将适量MXenes溶于分散液中，制得分散均匀的MXenes溶液；

按照铁氧体材料化学式中相应元素的物质的量进行铁氧体材料的原料配制；

将铁氧体材料的原料与MXenes溶液混合，得到混合溶液一；

将混合溶液一滴入碱性溶液中，得到混合溶液二，调节混合溶液二的pH值为7～12，在搅拌条件下混合溶液二在20～90℃温度下发生反应，反应产物清洗、烘干，得到铁氧体材料与MXenes的粉体颗粒。

所述的分散液不限，包括但不限于木质素磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠或油胺的一种溶液等。

所述的反应时间优选为10min～120min。

所述的碱性溶液不限，包括氢氧化钠、氢氧化钾、氨水溶液等。

综上所述，本发明将铁氧体材料与MXenes进行复合，纳米级的铁氧体分子分散在亚微米级的MXenes片层结构中构成粉体颗粒，该粉体颗粒均匀分散在树脂中形成复合块体材料，该复合块体材料具有如下优点：

(1)兼具铁氧体材料与MXenes的优点。一方面，MXenes片层结构形成导电网络，使该复合块体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；另一方面，该复合块体材料具有良好的阻抗匹配性能。因此，该复合块体材料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应用。例如，能够在80K的液氮低温下工作，从而可以应用在基于能量回收型加速器的自由电子激光光源中，满足该类加速器对高阶模抑制器用吸波材料的低温要求；能够应用在深海潜艇用雷达屏蔽器件中，满足当潜艇处于深海低温时，雷达屏蔽器件中的吸波材料能够正常发挥用途；能够应用在外太空用电磁屏蔽器件中，满足当电磁屏蔽器件处于外太空低温中时，其中的吸波材料能够正常发挥用途；以及应用在其他诸如电子器件，抗电磁***件等中，满足当该类器件处于常温或者低温时，其中的吸波材料能够正常发挥用途，以满足在实际生产生活中特殊条件下的要求。

(2)与将粉体颗粒进行烧结而得到的复合块体材料相比，本发明的复合块体材料引入树脂，将粉体颗粒均匀分散在树脂中而形成，一方面具有易于成型加工的特点，另一方面由于树脂的固化温度较粉体颗粒的烧结温度低，因此有效解决了粉体颗粒在高温下易氧化等问题。

(3)该复合块体材料中由于包含具有多层“类手风琴”结构的MXenes，因此密度降低，质量轻，并且不易团聚，从而能够拓宽作为吸波材料的应用领域。

(4)树脂、铁氧体材料与MXenes的质量分数可调，因此能够根据实际应用需求调节吸波性能。

(5)可根据实际应用需要将该复合块体材料成型或加工成所需形状和尺寸的器件。

(6)作为优选，采用共沉淀法，充分利用MXenes的表面基团，将铁氧体材料离子原位吸附在MXenes材料片层结构中，然后利用共沉淀法原位生成铁氧体分子，从而使铁氧体分子原位生长在MXenes的片层结构中，一方面加强了铁氧体分子与MXenes片层结构的结合力，另一方面有利于该复合块体材料的性能稳定。

附图说明

图1是本发明实施例1中制得的复合块体材料的实物照片；

图2是本发明实施例1中制得的MXenes-20wt.％Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄粉体颗粒的XRD谱；

图3是本发明实施例1中MXenes-20wt.％Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄粉体颗粒的SEM照片。

具体实施方式

以下结合附图与实施例对本发明的具体实施方式作进一步说明，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

实施例1：

本实施例中，树脂为聚醚酰亚胺树脂(PEI)，铁氧体材料为Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄，MXenes材料为Ti₃C₂T_x。该铁氧体材料与MXenes材料构成粉体颗粒，在粉体颗粒中，铁氧体材料的质量百分含量为20％，MXenes的质量百分含量为80％，其化学表示式为MXenes-20wt.％Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄。并且，粉体颗粒均匀分散在树脂中形成复合块体材料，粉体颗粒的质量占该复合块体材料总质量的5％，树脂的质量占该复合块体材料总质量的95％。

上述复合块体材料的具体制备方法如下：

(1)称取0.5gTi₃C₂T_x溶于木质素磺酸钠的过饱和溶液中，超声破碎45min，制得分散均匀的MXenes溶液；

(2)在室温下按铁氧体材料Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄的摩尔比Ni²⁺:Zn²⁺:Fe³⁺＝0.5:0.5:2称取Ni(NO₃)₂·6H₂O、Zn(NO₃)₂·6H₂O和Fe(NO₃)₃·9H₂O，加入MXenes溶液中，得到混合溶液一，其中铁氧体材料占铁氧体材料与Ti₃C₂T_x总质量的质量百分含量为20％；

(3)按一定配比，配置一定量的氢氧化钠溶液，将混合溶液一以0.3L/h的流速滴入该氢氧化钠溶液中，得到混合溶液二，调节混合溶液二的pH值为10.5，并以1000rpm的转速搅拌，在70℃温度下混合溶液二反应60min；反应完成后将所得浆料用去离子水洗涤5次，接着在80℃烘干，得到MXenes-20wt.％Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄粉体颗粒；

(4)将适量的PEI溶于二甲基甲酰胺(DMF)中，配置PEI/DMF溶液；将步骤(3)中制备得到的MXenes-20wt.％Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄粉体颗粒超声分散在适量的DMF中，得到粉体颗粒溶液；将所得粉体颗粒溶液与PEI/DMF溶液混合，使粉体颗粒与PEI的质量之比为5：95，超声、搅拌分散60min，然后静置10h、真空脱泡，得到混合溶液，并将该混合溶液均匀涂覆于干净的玻璃板表面；

(5)将玻璃板置于25℃和70％湿度条件下，混合溶液中的溶剂挥发，待固化后将其浸入去离子水中去除多余的DMF，然后在100℃下真空干燥12h，即可得到如图1所示的复合块体材料。

对上述步骤(3)中制备得到的MXenes-20wt.％Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄粉体材料的物相进行测量分析，得到如图2所示的XRD谱，从图2可以看出：与Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄复合后，MXenes仍保持原有物相结构，有TiO₂杂相生成。

图3是该MXenes-20wt.％Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄粉体的SEM照片，从图3可以看出：Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄原位生长在MXenes的片层结构中，形成了类手风琴结构。

实施例2：

本实施例中，树脂为聚醚酰亚胺树脂(PEI)，铁氧体材料为Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄，MXenes材料为Ti₃C₂T_x。该铁氧体材料与MXenes材料构成粉体颗粒，在粉体颗粒中，铁氧体材料的质量百分含量为98％，MXenes的质量百分含量为2％，其化学表示式为Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄-2wt.％MXenes。并且，粉体颗粒均匀分散在树脂中形成复合块体材料，粉体颗粒的质量占该复合块体材料总质量的20％，树脂的质量占该复合块体材料总质量的80％。

上述复合块体材料的具体制备方法如下：

(1)称取0.5gTi₃C₂T_x溶于木质素磺酸钠的过饱和溶液中，超声破碎45min，制得分散均匀的MXenes溶液；

(2)在室温下按铁氧体材料Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄的摩尔比Ni²⁺:Zn²⁺:Fe³⁺＝0.5:0.5:2称取Ni(NO₃)₂·6H₂O、Zn(NO₃)₂·6H₂O和Fe(NO₃)₃·9H₂O，加入步骤(1)中配置好的MXenes溶液，得到混合溶液一，其中MXenes占铁氧体材料与MXenes总质量的质量百分含量为2％；

(3)按一定配比，配置一定量的氢氧化钠溶液，将混合溶液一以0.5L/h的流速滴入该氢氧化钠溶液中，得到混合溶液二，调节混合溶液二的pH值为10.8，并以2000rpm的转速搅拌，混合溶液二在60℃温度下反应60min；反应完成后将所得浆料用去离子水洗涤3次，接着在60℃烘干，得到Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄-2wt.％MXenes粉体颗粒；

(4)将适量的PEI溶于二甲基甲酰胺(DMF)中，配置PEI/DMF溶液；将步骤(3)中制备得到的Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄-2wt.％MXenes粉体颗粒超声分散在适量的DMF中，得到粉体颗粒溶液；将所得粉体颗粒溶液与PEI/DMF溶液混合，使粉体颗粒与PEI的质量之比为1：4，超声、搅拌分散60min，然后静置10h、真空脱泡，得到混合溶液，并将该混合溶液均匀涂覆于干净的玻璃板表面；

(5)将玻璃板置于25℃和70％湿度条件下，混合溶液中的溶剂挥发，待固化后将其浸入去离子水中去除多余的DMF，然后在100℃下真空干燥12h，即可得到类似图1所示的复合块体材料。

对上述步骤(3)中制备得到的Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄-2wt.％Mxenes粉体颗粒的物相进行测量分析，得到类似如图2所示的XRD谱，从图中可以看出：与Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄复合后，MXenes仍保持原有物相结构，有少量TiO₂杂相生成。

进一步用SEM对该Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄-2wt.％MXenes粉体材料形貌进行观察，可得到类似于图3的照片，可看出Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄原位生长在MXenes的片层结构中，形成类手风琴结构。

用物理性能测定***测量上述步骤(5)中制备得到的复合块体材料的室温磁滞回线和变温电导率，结构表明：该复合块体材料仍然保持较好的磁性能；与纯铁氧体材料相比，该复合块体材料的室温电导率提高，并且当温度低于273K时，该复合块体材料仍然能够保持良好的电导率，具有导电性能。

因此，该复合块体材料具有低温导电性能，可以作为吸波材料应用于以下在低温环境下使用的器件中：

(1)基于ERL的FEL光源中，满足该类加速器对高阶模抑制器用吸波材料的低温要求；

(2)能够应用在深海潜艇用雷达屏蔽器件中，满足当潜艇处于深海中低温环境下，雷达屏蔽器件中的吸波材料能够正常发挥用途；

(3)应用在外太空用电磁屏蔽器件中，满足当外太空用电磁屏蔽器件处于低温环境下，其中的吸波材料能够正常发挥用途；

(4)应用在其他诸如电子器件，抗电磁***件等中，满足当该器件处于低温环境下，其中的吸波材料能够正常发挥用途。

实施例3：

本实施例中，树脂为环氧树脂(EP)，铁氧体材料为CoFe₂O₄，MXenes材料为V₃C₂T_x。该铁氧体材料与MXenes材料构成粉体颗粒，在粉体颗粒中，铁氧体材料的质量百分含量为90％，MXenes的质量百分含量为10％，其化学表示式为CoFe₂O₄-10wt.％MXenes。并且，粉体颗粒均匀分散在树脂中形成复合块体材料，粉体颗粒的质量占该复合块体材料总质量的40％，树脂的质量占该复合块体材料总质量的60％。

上述复合块体材料的具体制备方法如下：

(1)称取0.5gV₃C₂T_x溶于十二烷基苯磺酸钠的过饱和溶液中，超声破碎45min，制得分散均匀的MXenes溶液；

(2)在室温下按铁氧体材料CoFe₂O₄的摩尔比Co²⁺:Fe³⁺＝1:2称取Co(NO₃)₂·6H₂O和Fe(NO₃)₃·9H₂O，加入步骤(1)中配置好的MXenes溶液，得到混合溶液一，其中MXenes占铁氧体材料与MXenes总质量的质量百分含量为10％；

(3)按一定配比，配置一定量的氢氧化钠溶液，将混合溶液一以0.5L/h的流速滴入该氢氧化钠溶液中，得到混合溶液二，调节混合溶液二的pH值为9.5，并以1500rpm的转速搅拌，在80℃温度下反应30min；反应完成后将所得浆料用去离子水洗涤3次，接着在60℃烘干，得到CoFe₂O₄-10wt.％MXenes粉体颗粒；

(4)将适量的EP溶于DMF中，配置成EP/DMF溶液；将步骤(3)中制备得到的CoFe₂O₄-10wt.％MXenes粉体颗粒超声分散在适量的DMF中，得到粉体颗粒溶液；将所得粉体颗粒溶液与EP/DMF溶液混合，使粉体颗粒与EP的质量之比为2：3，超声、搅拌分散60min，然后静置12h、真空脱泡，得到混合溶液，并将该混合溶液均匀涂覆于干净的玻璃板表面；

(5)将玻璃板置于30℃和60％湿度条件下，混合溶液中的溶剂挥发，待固化后将其浸入去离子水中去除多余的DMF，然后在120℃下真空干燥10h，即可得到类似图1所示的复合块体材料。

对上述步骤(3)中制备得到的CoFe₂O₄-10wt.％MXenes粉体颗粒的物相进行测量分析，得到类似如图2所示的XRD谱，从图中可以看出：与CoFe₂O₄粉体复合后，MXenes仍保持原有物相结构，有少量TiO₂杂相生成。

进一步用SEM对该CoFe₂O₄-10wt.％MXenes粉体材料形貌进行观察，可得到类似于图3的照片，可看出CoFe₂O₄原位生长在MXenes的片层结构中，形成类手风琴结构。

用物理性能测定***测量上述步骤(5)中制备得到的复合块体材料的室温磁滞回线和变温电导率，结构表明：该复合块体材料仍然保持较好的磁性能；与纯铁氧体材料相比，该复合块体材料的室温电导率提高，并且当温度低于273K时，该复合块体材料仍然能够保持良好的电导率，具有导电性能。

因此，该复合块体材料具有低温导电性能，可以作为吸波材料应用于以下在低温环境下使用的器件中：

(1)基于ERL的FEL光源中，满足该类加速器对高阶模抑制器用吸波材料的低温要求；

(2)能够应用在深海潜艇用雷达屏蔽器件中，满足当潜艇处于深海中低温环境下，雷达屏蔽器件中的吸波材料能够正常发挥用途；

(3)应用在外太空用电磁屏蔽器件中，满足当外太空用电磁屏蔽器件处于低温环境下，其中的吸波材料能够正常发挥用途；

(4)应用在其他诸如电子器件，抗电磁***件等中，满足当该器件处于低温环境下，其中的吸波材料能够正常发挥用途。

实施例4：

本实施例中，树脂为聚丙烯树脂(PP)，铁氧体材料为CoFe₂O₄，MXenes材料为V₃C₂T_x。该铁氧体材料与MXenes材料构成粉体颗粒，在粉体颗粒中，铁氧体材料的质量百分含量为50％，MXenes的质量百分含量为50％，其化学表示式为CoFe₂O₄-50wt.％MXenes。并且，粉体颗粒均匀分散在树脂中形成复合块体材料，粉体颗粒的质量占该复合块体材料总质量的50％，树脂的质量占该复合块体材料总质量的50％。

上述复合块体材料的具体制备方法如下：

(1)称取0.5gV₃C₂T_x溶于十二烷基苯磺酸钠的过饱和溶液中，超声破碎45min，制得分散均匀的MXenes溶液；

(2)在室温下按铁氧体材料CoFe₂O₄的摩尔比Co²⁺:Fe³⁺＝1:2称取Co(NO₃)₂·6H₂O和Fe(NO₃)₃·9H₂O，加入步骤(1)中配置好的MXenes溶液，得到混合溶液一，其中MXenes占铁氧体材料与MXenes总质量的质量百分含量为50％；

(3)按一定配比，配置一定量的氢氧化钠溶液，将混合溶液一以0.5L/h的流速滴入该氢氧化钠溶液中，得到混合溶液二，调节混合溶液二的pH值为9.5，并以1500rpm的转速搅拌，在80℃温度下反应30min；反应完成后将所得浆料用去离子水洗涤3次，接着在60℃烘干，得到CoFe₂O₄-50wt.％MXenes粉体颗粒；

(4)将适量的PP溶于DMF中，配置PP/DMF溶液；将步骤(3)中制备得到的CoFe₂O₄-10wt.％MXenes粉体颗粒超声分散在适量的DMF中，得到粉体颗粒溶液；将所得粉体颗粒溶液与PP/DMF溶液混合，使粉体颗粒与PP的质量之比为1：1，超声、搅拌分散60min，然后静置9h、真空脱泡，得到混合溶液，并将该混合溶液均匀涂覆于干净的玻璃板表面；

(5)将玻璃板置于25℃和65％湿度条件下，混合溶液中的溶剂挥发，待固化后将其浸入去离子水中去除多余的DMF，然后在120℃下真空干燥9h，即可得到类似图1所示的复合块体材料。

对上述步骤(3)中制备得到的CoFe₂O₄-50wt.％MXenes粉体颗粒的物相进行测量分析，得到类似如图2所示的XRD谱，从图中可以看出：与CoFe₂O₄粉体复合后，MXenes仍保持原有物相结构，有少量TiO₂杂相生成。

进一步用SEM对该CoFe₂O₄-50wt.％MXenes粉体材料形貌进行观察，可得到类似于图3的照片，可看出CoFe₂O₄原位生长在MXenes的片层结构中，形成类手风琴结构。

用物理性能测定***测量上述步骤(5)中制备得到的复合块体材料的室温磁滞回线和变温电导率，结构表明：该复合块体材料仍然保持较好的磁性能；与纯铁氧体材料相比，该复合块体材料的室温电导率提高，并且当温度低于273K时，该复合块体材料仍然能够保持良好的电导率，具有导电性能。

因此，该复合块体材料具有低温导电性能，可以作为吸波材料应用于以下在低温环境下使用的器件中：

(1)基于ERL的FEL光源中，满足该类加速器对高阶模抑制器用吸波材料的低温要求；

(2)能够应用在深海潜艇用雷达屏蔽器件中，满足当潜艇处于深海中低温环境下，雷达屏蔽器件中的吸波材料能够正常发挥用途；

(3)应用在外太空用电磁屏蔽器件中，满足当外太空用电磁屏蔽器件处于低温环境下，其中的吸波材料能够正常发挥用途；

(4)应用在其他诸如电子器件，抗电磁***件等中，满足当该器件处于低温环境下，其中的吸波材料能够正常发挥用途。

以上所述实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.树脂、铁氧体与MXenes的复合块体材料，其特征是：由树脂与粉体颗粒组成，并且粉体颗粒均匀分散在树脂中；所述的粉体颗粒由铁氧体与MXenes组成，铁氧体分子分散在MXenes的片层结构中。

2.如权利要求1所述的树脂、铁氧体与MXenes的复合块体材料，其特征是：树脂的质量占所述复合块体材料总质量的5％～99.8％。

3.如权利要求1所述的树脂、铁氧体与MXenes的复合块体材料，其特征是：MXenes的质量占所述粉体颗粒总质量的0.1～99.9％。

4.如权利要求1所述的树脂、铁氧体与MXenes的复合块体材料，其特征是：所述的铁氧体材料包括化学式为MeFe₂O₄、AFe₁₂O₁₉或R₃Fe₅O₁₂体系的铁氧体材料，其中Me元素是Ni、Mn、Zn、Cu、Co、Fe、Li、Mg、Cr、Ca、Ba元素中的一种元素或两种以上元素的组合；A元素是Ba、Co、Ni、Mn、Zn、Cu、Fe、Li、Mg、Cr、Ca元素中的一种元素或两种以上元素的组合；R元素是稀土元素Y、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种元素或两种以上元素的组合。

5.如权利要求1所述的树脂、铁氧体与MXenes的复合块体材料，其特征是：所述的MXenes通过将三元层状金属陶瓷M_n+1AX_n相中结合较弱的A位元素抽出而制得；其中，M为过渡金属元素，A为主族元素，X为C和/或N，n为1～3。

6.如权利要求1所述的树脂、铁氧体与MXenes的复合块体材料，其特征是：所述的树脂包括聚酰亚胺树脂、聚苯乙烯树脂、聚甲基丙烯酸树脂、聚碳酸酯、聚丙烯树脂、环氧树脂、酚醛树脂中的一种或两种以上的组合。

7.如权利要求1至6中任一权利要求所述的树脂、铁氧体与MXenes的复合块体材料的制备方法，其特征是：包括如下步骤：

将树脂溶于溶剂中，配置树脂溶液；

将所述粉体颗粒分散于同种溶剂中，得到粉体颗粒溶液；

将树脂溶液与粉体颗粒溶液均匀混合，静置、脱泡并均匀涂覆于载体表面，在合适的温度和湿度条件下溶剂挥发，待固化后清洗去除多余溶剂，然后在80～200℃下真空干燥0.1～100h，得到所述复合块体材料。

8.如权利要求7所述的树脂、铁氧体与MXenes的复合块体材料的制备方法，其特征是：所述的粉体颗粒中，铁氧体分子原位生长在MXenes的片层结构中，采用共沉淀法制备该粉体颗粒，具体包括如下步骤：

将适量MXenes溶于分散液中，制得分散均匀的MXenes溶液；

按照铁氧体材料化学式中相应元素的物质的量进行铁氧体材料的原料配制；

将铁氧体材料的原料与MXenes溶液混合，得到混合溶液一；

将混合溶液一滴入碱性溶液中，得到混合溶液二，调节混合溶液二的pH值为7～12，在搅拌条件下混合溶液二在20～90℃温度下发生反应，反应产物清洗、烘干，得到铁氧体材料与MXenes的粉体颗粒。

9.如权利要求7所述的树脂、铁氧体与MXenes的复合块体材料的制备方法，其特征是：所述的分散液包括木质素磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠或油胺中的一种溶液；

所述的反应时间优选为10min～120min；

所述的碱性溶液优选为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水溶液。

10.如权利要求1至6中任一权利要求所述的树脂、铁氧体与MXenes的复合块体材料作为吸波材料的应用。