一种用于高温环境下电磁波吸收的MAX相材料及其制备方法与应用与流程

本发明属于陶瓷材料，涉及一种用于高温环境下电磁波吸收的max相材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、对于吸波材料，不仅要满足“薄、轻、宽、强”等特点，而且材料还要具有良好的高温稳定性，以满足不同极端环境下的应用需求。例如，航空发动机尾喷管和隔热屏和弹翼面等部位，在工作状态时其温度高达700℃甚至1000℃以上。此外，电子器件、无线通信设备等的快速发展满足了人们生活需求，但也引入了电磁干扰和电磁辐射污染。因此研发新型耐高温吸波材料可有助于解决电磁干扰和电磁辐射污染等民生问题。

2、三元层状化合物mn+1axn(max)(m为前过渡金属，a主要为ⅲ或ⅳ族元素，x为c、n或b，n＝1，2或3)作为一种新型碳化物陶瓷材料，由于其化合键兼具共价、离子、金属三者特性，使材料兼具金属良好的延展可加工性、导电导热性和陶瓷的高温抗氧化性、良好的高温稳定性和抗热震等，逐渐成为极具发展潜力的新型高温吸波材料。因而用于高温环境下的max相吸波材料的开发一直是关注的重点和难点。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种在10～1400℃的温度范围内均能保持对电磁波的有效吸收，具有优异的高温结构稳定性和吸波性能的max相材料，可应用于电磁波吸收和屏蔽、储能、催化等领域。

2、本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

3、一种用于高温环境下电磁波吸收的max相材料，所述max相材料的分子式为scn+1gaxn，n为1、2、3或4。

4、作为优选，所述scn+1gacn具有六方晶系结构，空间群为p63/mmc，晶胞由scn+1xn单元与ga原子交替堆垛而成。

5、作为优选，所述x为c元素和/或n元素。

6、作为优选，所述n＝1，max相材料的分子式为sc2gac。

7、作为优选，当scn+1gaxn为sc2gac时，其具有六方晶系结构，空间群为p63/mmc(194)，晶胞由sc2c单元与ga原子交替堆垛而成。

8、作为优选，所述用于高温环境下电磁波吸收的max相材料在10～1400℃温度范围内，在1.0～2.5mm的厚度下，最低反射损耗≤-43.0db；所述电磁波吸收材料的有效吸收带宽≥4.90ghz。

9、一种用于高温环境下电磁波吸收的max相材料的制备方法，所述制备方法包括：

10、(1)将摩尔比为(1～5):(1～3):1的sc材料、ga材料、x材料混合；

11、(2)将混合物置于惰性气氛中，在1000～1800℃加热60～240min后制得max相材料scn+1gaxn，其中n为1、2、3或4，x为c元素和/或n元素。

12、若sc材料、ga材料、x材料的摩尔比超出本发明所述范围，则产物杂质较多，影响电磁波吸收性能。

13、作为优选，所述n＝1，max相材料的分子式为sc2gac。

14、作为优选，所述sc材料包括sc单质和/或含sc的合金。

15、作为优选，所述ga材料包括ga单质和/或含ga的合金。

16、作为优选，所述x材料包括c单质和/或含c的合金。

17、进一步优选，所述x材料包括石墨、炭黑、碳纤维、石墨烯、碳纳米管中的一种或多种。

18、进一步优选，所述x材料还可以为cxny，其中x+y＝1。

19、一种电磁波吸收材料，所述电磁波吸收材料中包括用于高温环境下电磁波吸收的max相材料scn+1gaxn，其中n为1、2、3或4；x为c元素和/或n元素。

20、作为优选，所述max相材料scn+1gaxn的制备方法包括：

21、(1)将摩尔比为(1～5):(1～3):1的sc材料、ga材料、x材料混合；

22、(2)将混合物置于惰性气氛中，在1000～1800℃加热60～240min后制得。

23、作为优选，所述电磁波吸收材料在10～1400℃温度范围内，在1.0～2.5mm的厚度下，最低反射损耗≤-43.0db；所述电磁波吸收材料的有效吸收带宽≥4.90ghz。

24、作为优选，所述sc材料包括sc单质和/或含sc的合金。

25、作为优选，所述ga材料包括ga单质和/或含ga的合金。

26、作为优选，所述x材料包括c单质和/或含c的合金。

27、进一步优选，所述x材料包括石墨、炭黑、碳纤维、石墨烯、碳纳米管中的一种或多种。

28、进一步优选，所述x材料还可以为cxny，其中x+y＝1。

29、作为优选，所述scn+1gacn具有六方晶系结构，空间群为p63/mmc，晶胞由scn+1xn单元与ga原子交替堆垛而成。

30、作为优选，所述n＝1，max相材料的分子式为sc2gac。

31、作为优选，当scn+1gacn为sc2gac时，所述max相材料具有六方晶系结构，空间群为p63/mmc(194)，晶胞由sc2c单元与ga原子交替堆垛而成。

32、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

33、1、本发明的制备方法获得max相材料的分子式为scn+1gaxn，n为1、2、3或4；其具有六方晶系结构，空间群为p63/mmc，晶胞由scn+1xn单元与ga原子交替堆垛而成；

34、2、本发明的制备方法简单，合成的max相材料scn+1gaxn具有高纯度，可应用于电磁波吸收和屏蔽等领域；

35、3、本发明的max相材料scn+1gaxn，在10～1400℃的温度范围内均能保持对电磁波的有效吸收，具有优异的高温结构稳定性和吸波性能。

技术特征：

1.一种用于高温环境下电磁波吸收的max相材料，其特征在于，所述max相材料的分子式为scn+1gaxn，n为1、2、3或4。

2.根据权利要求1所述的用于高温环境下电磁波吸收的max相材料，其特征在于，scn+1gaxn具有六方晶系结构，空间群为p63/mmc，晶胞由scn+1xn单元与ga原子交替堆垛而成。

3.根据权利要求1所述的用于高温环境下电磁波吸收的max相材料，其特征在于，所述x为c元素和/或n元素。

4.根据权利要求1所述的用于高温环境下电磁波吸收的max相材料，其特征在于，所述scn+1gaxn为sc2gac。

5.根据权利要求1所述的用于高温环境下电磁波吸收的max相材料，其特征在于，所述用于高温环境下电磁波吸收的max相材料在10～1400℃温度范围内，在1.0～2.5mm的厚度下，最低反射损耗≤-43.0db；所述电磁波吸收材料的有效吸收带宽≥4.90ghz。

6.一种用于高温环境下电磁波吸收的max相材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述sc材料包括sc单质和/或含sc的合金；所述ga材料包括ga单质和/或含ga的合金；所述x材料包括c单质和/或含c的合金；所述x材料可以为cxny，其中x+y＝1。

8.一种电磁波吸收材料，其特征在于，所述电磁波吸收材料包括用于高温环境下电磁波吸收的max相材料scn+1gaxn，其中n为1、2、3或4；x为c元素和/或n元素。

9.根据权利要求8所述的电磁波吸收材料，其特征在于，所述max相材料scn+1gaxn的制备方法包括：

10.根据权利要求8所述的电磁波吸收材料，其特征在于，所述电磁波吸收材料在10～1400℃温度范围内，在1.0～2.5mm的厚度下，最低反射损耗≤-43.0db；所述电磁波吸收材料的有效吸收带宽≥4.90ghz。

技术总结
本发明涉及一种用于高温环境下电磁波吸收的MAX相材料及其制备方法与应用，属于陶瓷材料技术领域。本发明公开了一种用于高温环境下电磁波吸收的MAX相材料，所述MAX相材料的分子式为Sc<subgt;n+1</subgt;GaX<subgt;n</subgt;，n为1、2、3或4。本发明还公开了一种用于高温环境下电磁波吸收的MAX相材料的制备方法，所述制备方法包括：(1)将摩尔比为(1～5):(1～3):1的Sc材料、Ga材料、X材料混合；(2)将混合物置于惰性气氛中，在1000～1800℃加热60～240min后制得MAX相材料Sc<subgt;n+1</subgt;GaX<subgt;n</subgt;，其中n为1、2、3或4，X为C元素和/或N元素。本发明的MAX相材料Sc<subgt;n+1</subgt;GaX<subgt;n</subgt;，在10～1400℃的温度范围内均能保持对电磁波的有效吸收，具有优异的高温结构稳定性和吸波性能；可应用于电磁波吸收和屏蔽等领域。

技术研发人员：黄庆,李友兵,卫豪帅,陈露
受保护的技术使用者：宁波杭州湾新材料研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19