[发明专利]一种掺杂稀土元素的磁性粒子负载于层状MXene上的复合吸波材料

说明书

本发明提供了一种掺杂稀土元素的磁性粒子负载于MXene的复合吸波材料，该复合吸波材料由含稀土元素的化合物、含磁性元素的化合物和MAX相制得，本发明所述复合吸波材料通过稀土元素的掺杂，赋予其更宽的吸波频带和更优异的吸波性能，同时由于稀土元素的引入还使该复合吸波材料具有较低的密度。且本发明所述的复合吸波材料制备方法简单，制备过程安全无有毒有害物质产生，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及复合吸波材料领域，具体涉及一种掺杂稀土元素的磁性粒子与层状MXene复合的吸波材料及其制备方法。

背景技术

吸波材料是能吸收或者大幅减弱其表面接收到的电磁波能量，从而减少电磁波干扰的一类材料，设计时要满足阻抗匹配和衰减条件，减少电磁波在材料表面的反射，增强吸收。将吸波材料用于飞机、导弹、坦克、舰艇等武器装备和军事设备上，可以吸收侦察电波、衰减反射信号，使其具备隐身性能，突破敌方雷达防区，减少武器系统遭受红外制导导弹和激光武器袭击，提高国防安全水平。

新型二维材料MXene密度小，具有大的表面积，丰富的官能团，可使另一组分通过静电作用或键合作用结合在片层上，并减弱磁性粒子团聚。MXene的高电导率和固有缺陷等使其具有较好的介电损耗，在吸波领域有很大潜力。但是纯MXene吸波材料损耗机制单一，而且高电导率引起电磁波反射，因此将磁性金属粒子与其复合使吸波机制多样化，电磁参数可调，改善阻抗匹配。

Fe、Ni、Co等金属及其合金在GHz内具有较高的Snoek极限(磁导率随频率升高而先升高后降低的临界值)，明显的磁导率，高磁饱和强度，耐高温性和耐腐蚀性强，用于吸波材料具有较好的磁损耗，表现出优异性能，而且价格低廉，因此备受关注。但是大多使用Fe、Ni、Co及其合金作为磁性金属吸波材料，种类单一，且吸波性能有限。同时，Fe、Ni、Co等磁性吸波材料还存在密度较大，吸波频带宽度较窄等缺陷。

发明内容

基于上述技术背景，本发明人进行了锐意进取，结果发现：利用MAX相的层状结构和较高的介电损耗，向其中引入稀土元素和磁性粒子得到的复合吸波材料由于磁性粒子的复合赋予其更高的磁导率，通过稀土元素的掺杂使其具有更宽的吸波频带和更好的吸波性能，同时该复合吸波材料与未掺杂稀土元素的复合吸波材料相比，还具有更小的密度，具有良好的应用前景。

本发明第一方面在于提供一种掺杂稀土元素的磁性粒子负载于MXene的复合吸波材料，该复合吸波材料由含稀土元素的化合物、含磁性元素的化合物和MAX相制得。

本发明的第二方面在于提供一种制备本发明第一方面所述掺杂稀土元素的磁性粒子负载于MXene的复合吸波材料的方法，包括以下步骤：

步骤1、将MAX相加入到刻蚀剂中进行刻蚀，得到MXene；

步骤2、MXene与含磁性元素的化合物、含稀土元素的化合物混合；

步骤3、向混合物中加入还原剂然后升温进行反应，得到复合吸波材料。

本发明提供的掺杂稀土元素的磁性粒子负载于MXene的复合吸波材料及其制备方法具有以下优势：

(1)本发明所述的复合吸波材料制备方法简单，且制备效率高；

(2)本发明所述的复合吸波材料通过稀土元素的掺杂，有效提高了复合吸波材料的吸波性能和吸波带宽。

附图说明

图1示出本发明实施例1制得层状MXene粉末的扫描电镜照片；

图2示出本发明实施例1制得层状MXene表面负载含稀土球形金属颗粒的复合吸波材料的扫描电镜照片；

图3示出本发明实施例1制得层状MXene和复合材料在2～18GHz频段的复介电常数实部(ε')图；