[发明专利]一种可辐射加热的MXene/聚合物复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及柔性可穿戴加热材料领域，尤其涉及一种可辐射加热的MXene/聚合物复合材料的制备方法，包括以下步骤：将聚合物材料经过表面羟基化处理或极性改性处理后先用去离子水洗涤再干燥，制得预处理聚合物材料；将MXene溶液均匀地喷涂在上述预处理聚合物材料上后，干燥即得可辐射加热的MXene/聚合物复合材料。该制备方法简单安全，条件温和，可大规模批量制备；制备出的MXene/聚合物复合材料具有辐射加热、电加热和光加热三种加热模式，其中，辐射加热模式下的最高温度可达45.2℃，电加热模式下的最高温度可达85.0℃，而光加热模式下的最高温度可达90.0℃，在新一代节能加热柔性保温织物或薄膜领域拥有巨大的应用价值。

技术领域

本发明涉及柔性可穿戴加热材料领域，尤其涉及一种可辐射加热的MXene/聚合物复合材料的制备方法。

背景技术

保持相对稳定且合适的体温是人体正常行使各种功能的前提，人体如果无法在短时间内达到热平衡，可能会造成脱水、感冒等症状，导致免疫力下降。一般可通过使用功能性服装或者调节室内温度的方法，满足适合人体进行活动的温度。对于室内温度调节来说，空调或者暖气的使用每年需要消耗巨大资源，且很大一部分能源浪费在加热空旷的建筑和无生命物体上；而在室外环境下，人体的保暖同等重要。户外加热主要依靠太阳光和电，太阳能作为一种清洁能源，在阳光充足的情况下，依靠材料本身的光加热转换特性能产生一定的热量，在白天能满足人体的部分加热需求；而电加热依靠材料自身的导电率来进行焦耳转换来获取热量。

一般情况下，人体皮肤温度在34℃左右，皮肤发射出的中红外辐射主要是在7～14μm的波长范围内(大气窗口)，人体产生的热量中约有50％会通过红外辐射损失掉。然而传统纺织品的中红外发射率较高，导致较高的热量损失。通过控制纺织品在中红外波段的发射率，可降低红外辐射损耗，实现对人体的被动辐射加热。目前已有研究人员通过在织物中添加具有低发射率的金属填料来制备具有一定辐射加热效果的复合织物，但是其制备工艺复杂、密度大、可穿着性较差，并且这类织物的电加热和光加热效果一般，限制了其在室内室外可穿戴加热领域的应用。因此，具有多种加热模式的聚合物复合材料的研发仍然具有很大的挑战。

MXene是一种新型二维纳米材料，是通过HF等刻蚀剂将MAX相中的A原子层刻蚀剥离制备而成的一种碳/氮化物纳米层状结构材料，通式为M_n+1X_nT_x，其中M代表过渡金属元素，X代表碳或氮元素，T代表刻蚀过程中产生在MAX相表面的官能团(-OH,-F,＝O等)。得益于MXene的层状结构、丰富的官能团以及超高的比表面积等特点，MXene在复合材料、吸附、储能、电磁屏蔽等领域具有巨大的应用价值。然而，目前关于MXene在辐射加热以及多重加热模式聚合物织物方面的研究相对较少。基于MXene开发具有多种加热模式的聚合物复合材料具有重要意义和巨大价值。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种可辐射加热的MXene/聚合物复合材料的制备方法，解决了上述背景技术中提到的聚合物织物不能同时具有辐射加热、电和光加热模式的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种可辐射加热的MXene/聚合物复合材料的制备方法，包括以下步骤：将聚合物材料经过表面羟基化处理或极性改性处理后先用去离子水洗涤再干燥，制得预处理聚合物材料；将MXene溶液均匀地喷涂在上述预处理聚合物材料上后，干燥即得可辐射加热的MXene/聚合物复合材料。

优选地，表面羟基化处理所用溶液为盐酸多巴胺溶液。

优选地，盐酸多巴胺溶液的浓度为1～10mg/mL。

优选地，盐酸多巴胺溶液处理的温度为1～30℃，时间为1～36h。

优选地，极性改性处理所用溶液由重铬酸钾、浓硫酸和水组成，且重铬酸钾、浓硫酸和水的质量比为(1～10)：(80～120)：8。