二维层状材料(LDHs,MXenes)复合物的制备及其在电磁流变中的应用研究

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二维层状材料因其优异的物理、化学性能而受到相当大的关注,成为了当今的研究热点,同时,电/磁流变(ER/MR)智能材料也受到越来越多的关注和研究。但基于二维材料导电性高而顺磁性低,不能直接用作ER/MR材料。在本论文中,我们概括了近年来层状二维材料(LDHs和MXenes)和ER/MR材料的相关研究进展,并运用简便方法(水热法、静电吸附、表面氧化等)制备了二维层状材料复合物,将其成功应用于ER/MR,且研究了其ER/MR性能与机理。首先,我们通过水热法制备了Ni-Al LDH,再利用简单的静电吸附作用合成了Fe3O4/Ni-Al LDH纳米复合物。Fe3O4纳米粒子具有顺磁性和高饱和磁化强度,Ni-Al LDH具有丰富的极化基团,同时,所制备的复合物避免了Ni-Al LDH的堆积和Fe3O4纳米粒子的聚集,提高了ER/MR液的沉降稳定性。研究发现,用Fe3O4/Ni-Al LDH纳米复合物制备的ER/MR液,表现出了良好的ER/MR双响应行为。该复合物易制备、低成本并绿色环保,所以这种基于Fe3O4/Ni-Al LDH的电/磁双响应智能流体可以大规模生产并极具潜在工业应用前景。其次,我们运用HF刻蚀制备了片层Ti3C2Tx MXene,并采用水热法和CO2煅烧法对其进行氧化,衍生成TiO2纳米颗粒点缀的层状C/TiO2复合物,并将其成功用作ER材料。水热法制备的复合材料具有优异的ER效应;CO2煅烧法制备的复合材料,其TiO2颗粒的大小和数量随着煅烧温度的升高而增加,表现出了极具研究价值的有趣电响应行为。这项工作拓宽了MXenes的应用范围,并为将其他二维材料应用于电流变提供了很好的借鉴和参考。
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