本發(fā)明涉及電磁防護(hù)，具體涉及一種液態(tài)金屬-錳氧化物-mxene吸波相變復(fù)合顆粒及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、隨著科技的飛速發(fā)展，人們在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)過程中都會使用到大量的消費(fèi)電子產(chǎn)品和電子元器件，而這些產(chǎn)品和元器件在運(yùn)行過程中可能會面臨電磁波輻射干擾而導(dǎo)致的設(shè)備運(yùn)行異常問題，且電磁輻射污染也會對人體健康造成潛在的危害。為了解決上述電磁干擾和電磁輻射污染問題，各種高性能的電磁波吸收材料的開發(fā)和應(yīng)用需求越來越迫切。然而，現(xiàn)有的電磁波吸收材料普遍存在阻抗匹配不佳、電磁吸收帶寬窄、匹配厚度大、功能比較單一等問題，難以完全滿足實(shí)際應(yīng)用要求。

2、因此，開發(fā)一種吸收強(qiáng)度高、吸收頻帶寬、匹配厚度小、功能多樣的高性能電磁波吸收材料具有十分重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種液態(tài)金屬-錳氧化物-mxene吸波相變復(fù)合顆粒及其制備方法和應(yīng)用。

2、本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

3、一種液態(tài)金屬-錳氧化物-mxene吸波相變復(fù)合顆粒，其組成包括液態(tài)金屬內(nèi)核、錳氧化物中間殼層和mxene外包覆層。

4、優(yōu)選地，所述液態(tài)金屬-錳氧化物-mxene吸波相變復(fù)合顆粒包括以下質(zhì)量百分比的組分：

5、液態(tài)金屬：57％～88％；

6、錳氧化物：4％～26％；

7、mxene：5％～16％；

8、表面活性劑：0.1％～1％。

9、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述液態(tài)金屬-錳氧化物-mxene吸波相變復(fù)合顆粒包括以下質(zhì)量百分比的組分：

10、液態(tài)金屬：75％～88％；

11、錳氧化物：5％～15％；

12、mxene：5％～16％；

13、表面活性劑：0.4％～0.8％。

14、優(yōu)選地，所述液態(tài)金屬為單質(zhì)鎵、鎵銦合金、鎵銦錫合金、鎵鋅合金中的至少一種。

15、優(yōu)選地，所述錳氧化物為二氧化錳、四氧化三錳、三氧化二錳中的至少一種。

16、優(yōu)選地，所述mxene為碳化鈦mxene、碳化錳mxene、碳化鋯mxene中的至少一種。

17、優(yōu)選地，所述表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十六烷基吡啶中的至少一種。

18、一種如上所述的液態(tài)金屬-錳氧化物-mxene吸波相變復(fù)合顆粒的制備方法包括以下步驟：

19、1)將液態(tài)金屬和表面活性劑分散在水中制成液態(tài)金屬分散液，再加入到高錳酸鉀溶液中進(jìn)行反應(yīng)，再進(jìn)行產(chǎn)物分離和純化，得到液態(tài)金屬-錳氧化物復(fù)合顆粒；

20、2)將液態(tài)金屬-錳氧化物復(fù)合顆粒和表面活性劑分散在水中進(jìn)行液態(tài)金屬-錳氧化物復(fù)合顆粒的表面改性，再進(jìn)行產(chǎn)物分離和純化，得到表面改性液態(tài)金屬-錳氧化物復(fù)合顆粒；

21、3)將mxene分散在水中制成mxene分散液，再將表面改性液態(tài)金屬-錳氧化物復(fù)合顆粒加入到mxene分散液中進(jìn)行mxene在表面改性液態(tài)金屬-錳氧化物復(fù)合顆粒表面的靜電吸附包覆，再進(jìn)行產(chǎn)物分離和純化，即得液態(tài)金屬-錳氧化物-mxene吸波相變復(fù)合顆粒。

22、優(yōu)選地，一種如上所述的液態(tài)金屬-錳氧化物-mxene吸波相變復(fù)合顆粒的制備方法包括以下步驟：

23、1)將液態(tài)金屬和表面活性劑分散在水中制成液態(tài)金屬分散液，再加入到高錳酸鉀溶液中進(jìn)行反應(yīng)，再對產(chǎn)物進(jìn)行離心和洗滌，再進(jìn)行冷凍干燥，得到液態(tài)金屬-錳氧化物復(fù)合顆粒；

24、2)將液態(tài)金屬-錳氧化物復(fù)合顆粒和表面活性劑分散在水中進(jìn)行液態(tài)金屬-錳氧化物復(fù)合顆粒的表面改性，再對產(chǎn)物進(jìn)行離心和洗滌，得到表面改性液態(tài)金屬-錳氧化物復(fù)合顆粒；

25、3)將mxene分散在水中制成mxene分散液，再將表面改性液態(tài)金屬-錳氧化物復(fù)合顆粒加入到mxene分散液中進(jìn)行mxene在表面改性液態(tài)金屬-錳氧化物復(fù)合顆粒表面的靜電吸附包覆，再對產(chǎn)物進(jìn)行離心，再進(jìn)行冷凍干燥，即得液態(tài)金屬-錳氧化物-mxene吸波相變復(fù)合顆粒。

26、優(yōu)選地，步驟1)所述分散為超聲分散，超聲的功率為200w～400w，超聲的時(shí)間為3min～30min。

27、優(yōu)選地，步驟1)所述液態(tài)金屬、表面活性劑、水的質(zhì)量比為1:0.05～0.15:10～30。

28、優(yōu)選地，步驟1)所述液態(tài)金屬、高錳酸鉀的質(zhì)量比為1:0.10～0.63。

29、優(yōu)選地，步驟1)所述反應(yīng)在室溫下進(jìn)行，反應(yīng)的時(shí)間為10min～60min。

30、優(yōu)選地，步驟1)所述反應(yīng)在攪拌狀態(tài)下進(jìn)行，攪拌速度為400rpm～1500rpm。

31、優(yōu)選地，步驟1)所述離心在離心機(jī)轉(zhuǎn)速為2000rpm～3500rpm的條件下進(jìn)行，離心的時(shí)間為3min～10min。

32、優(yōu)選地，步驟1)所述冷凍干燥在溫度為-50℃～-70℃的條件下進(jìn)行，干燥的時(shí)間為12h～24h。

33、優(yōu)選地，步驟2)所述液態(tài)金屬-錳氧化物復(fù)合顆粒、表面活性劑、水的質(zhì)量比為1:0.10～0.25:60～120。

34、優(yōu)選地，步驟2)所述分散為超聲分散，超聲的功率為250w～500w，超聲的時(shí)間為30min～60min。

35、優(yōu)選地，步驟2)所述離心在離心機(jī)轉(zhuǎn)速為2000rpm～3500rpm的條件下進(jìn)行，離心的時(shí)間為3min～10min。

36、優(yōu)選地，步驟3)所述mxene、水的質(zhì)量比為1:200～2400。

37、優(yōu)選地，步驟3)所述表面改性液態(tài)金屬-錳氧化物復(fù)合顆粒、mxene的質(zhì)量比為1:0.05～0.20。

38、優(yōu)選地，步驟3)所述分散為超聲分散，超聲的功率為250w～500w，超聲的時(shí)間為30min～90min。

39、優(yōu)選地，步驟3)所述靜電吸附包覆在室溫下進(jìn)行，時(shí)間為6h～12h。

40、優(yōu)選地，步驟3)所述靜電吸附包覆在攪拌狀態(tài)下進(jìn)行，攪拌速度為400rpm～1500rpm。

41、優(yōu)選地，步驟3)所述離心在離心機(jī)轉(zhuǎn)速為2000rpm～3500rpm的條件下進(jìn)行，離心的時(shí)間為3min～10min。

42、優(yōu)選地，步驟3)所述冷凍干燥在溫度為-50℃～-70℃的條件下進(jìn)行，干燥的時(shí)間為12h～24h。

43、一種如上所述的液態(tài)金屬-錳氧化物-mxene吸波相變復(fù)合顆粒在5g通信領(lǐng)域、消費(fèi)電子領(lǐng)域或國防軍工領(lǐng)域的應(yīng)用。

44、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的液態(tài)金屬-錳氧化物-mxene吸波相變復(fù)合顆粒具有優(yōu)異的電磁波吸收性能，同時(shí)還具有相變吸熱降溫功能，且匹配厚度小、制備方法簡便，適用于5g通信、消費(fèi)電子、國防軍工等領(lǐng)域。

45、具體來說：

46、1)本發(fā)明的液態(tài)金屬-錳氧化物-mxene吸波相變復(fù)合顆粒具有獨(dú)特的三層核殼結(jié)構(gòu)(即液態(tài)金屬為內(nèi)核，錳氧化物為中間殼層，mxene為外包覆層)，可以有效調(diào)節(jié)復(fù)合顆粒的電磁參數(shù)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，同時(shí)三層核殼結(jié)構(gòu)兼有介電損耗、導(dǎo)電損耗、多重界面極化損耗機(jī)制，使得復(fù)合顆粒具備優(yōu)異的吸波性能；

47、2)本發(fā)明通過完整的錳氧化物殼層來包覆液態(tài)金屬，解決了液態(tài)金屬容易泄漏和表面氧化的問題，且液態(tài)金屬具有高體積相變潛熱的特性，賦予了復(fù)合顆粒相變吸熱降溫功能，可以起到良好的導(dǎo)熱散熱效果，同時(shí)由于錳氧化物屬于介電材料，可以有效改善液態(tài)金屬與mxene之間由于高介電而導(dǎo)致的阻抗失配現(xiàn)象，增強(qiáng)了界面極化作用，從而提高了復(fù)合顆粒的電磁波吸收性能；

48、3)本發(fā)明中液態(tài)金屬與高錳酸鉀之間反應(yīng)溫和(液態(tài)金屬和高錳酸鉀在二者界面位置發(fā)生電置換反應(yīng))，可以在室溫條件下自發(fā)進(jìn)行，反應(yīng)無需高溫，可以有效避免mxene的氧化；

49、4)本發(fā)明的液態(tài)金屬-錳氧化物-mxene吸波相變復(fù)合顆粒的制備方法簡便，全程綠色環(huán)保，適合進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用。