CN108529685B - 复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种复合材料及其制备方法。所述复合材料，包括第一组分和与所述第一组分相互接触的第二组分，所述第一组分与所述第二组分混合并且具有接触界面。所述第一组分包括含氢过渡金属氧化物，所述含氢过渡金属氧化物的结构式为ABOxHy。其中，A为碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种，B为过渡族金属元素的一种或多种，x的取值范围为1‑3，y的取值范围为0‑3。所述第一组分的晶格常数可以通过氢离子和氧离子的注入和抽取而实现有效的调节。进一步第一组分晶格常数的改变可以借由界面的耦合效应影响第二组分的晶格常数，从而实现对于所述复合材料的性质的有效调控。
Description
技术领域
本发明涉及材料技术领域，特别是涉及一种复合材料及其制备方法。
背景技术
复合材料是两种或两种以上不同性质的材料以特定结构复合组成，各种材料的性能取长补短或产生耦合从而使得复合材料性能优于原组分材料。复合材料因其优越的性能可以用作纳米涂层材料，高力学性能材料，磁性材料，光学材料，高介电材料、仿生材料及催化材料。在工业、生活、医疗、军事、航天等各个领域都有着广泛的应用。
但是，复合材料一旦固定组分结构，其制作合成之后的性能参数就确定不变了。这使得复合材料在可调器件中的应用中受到很大的限制。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种可以多次重复的、性质可调的复合材料。
一种复合材料，包括第一组分和与所述第一组分相互接触的第二组分，所述第一组分与所述第二组分混合并且具有接触界面；
所述第一组分包括含氢过渡金属氧化物，所述含氢过渡金属氧化物的结构式为ABOxHy，其中，A为碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种，B为过渡族金属元素的一种或多种，x的取值范围为1-3，y的取值范围为0-3。
在一个实施例中，所述第二组分包括金属单质、金属氧化物、合金中的一种或几种。
在一个实施例中，所述第二组分包括纳米材料，所述纳米材料包括零维的团簇、人造原子、纳米微粒；一维的纳米线、纳米管、纳米棒、纳米纤维；二维的纳米带、超薄膜、多层膜。
在一个实施例中，所述第二组分包括有机功能材料，所述有机功能材料包括具有力学功能的有机材料、具有化学功能的有机材料、具有物理化学功能的有机材料、具有生物化学功能的有机材料、具有电学功能的有机材料。
在一个实施例中，所述含氢过渡金属氧化物ABOxHy中y大于0且小于等于3。
在一个实施例中，所述第一组分和所述第二组分层状交替分布。
在一个实施例中，所述第一组分呈块状间隔分布，所述第二组分呈块状并与所述第一组分在垂直方向上层状交替分布，形成块状阵列。
在一个实施例中，所述复合材料还包括第三组分，所述第三组分的材料可选自所述第二组分的材料，且与所述第二组分的材料不同，所述第一组分呈块状间隔分布，所述第二组分呈块状并与所述第一组分在垂直方向上层状交替分布，形成块状阵列，所述第三组分分布于所述第一组分和所述第二组分形成的块状阵列间隙。
在一个实施例中，所述第一组分和所述第二组分的其中之一被另一组分包裹。
一种复合材料的制备方法，包括：
S100，提供结构式为ABOz的过渡金属氧化物和第二组分，将所述第二组分与所述过渡金属氧化物混合形成中间产物，其中，A为碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种，B为过渡族金属元素中的一种或多种，z大于等于2且小于等于3；
S200，对所述中间产物进行加氢处理使得所述过渡金属氧化物变成所述第一组分，得到所述复合材料。
在一个实施例中，所述S200包括：
S201，提供金属催化剂，并使所述金属催化剂与所述中间产物的表面接触；
S203，将所述中间产物与所述金属催化剂放置于含氢反应气体中；
S205，所述含氢反应气体在所述金属催化剂的作用下产生氢自由基，所述氢自由基扩散插入所述中间产物中以获得所述复合材料。
在一个实施例中，所述S200包括：
S202，将所述中间产物浸入离子液体中，所述离子液体包含氢离子和氧离子；
S204，对所述中间产物施加电场，使离子液体中的氢离子插入所述中间产物以形成所述复合材料。
一种复合材料的制备方法，包括：
S110，提供所述第一组分，所述第一组分包括结构式为ABOxHy的含氢过渡金属氧化物，其中，A为碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种，B为过渡族金属元素的一种或多种，x的取值范围为1-3，y的取值范围为0-3；
S210，提供所述第二组分，将所述第一组分与所述第二组分混合，得到所述复合材料。
在一个实施例中，所述S110进一步包括：
S111，提供一种结构式为ABOz的过渡金属氧化物，其中，A为碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种，B为过渡族金属元素中的一种或多种，z大于等于2且小于等于3；
S113，提供金属催化剂，并使所述金属催化剂与所述过渡金属氧化物的表面接触；
S115，将所述过渡金属氧化物与所述金属催化剂放置于含氢反应气体中；
S117，所述含氢反应气体在所述金属催化剂的作用下产生氢自由基，所述氢自由基扩散插入所述过渡金属氧化物中以获得所述含氢过渡金属氧化物。
在一个实施例中，所述S110进一步包括：
S112，提供一种结构式为ABOz的过渡金属氧化物，其中，A为碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种，B为过渡族金属元素中的一种或多种，z大于等于2且小于等于3；
S114，将所述过渡金属氧化物浸入离子液体中，所述离子液体包含氢离子和氧离子；
S116，对所述过渡金属氧化物施加电场，使离子液体中的氢离子插入所述过渡金属氧化物以形成所述含氢过渡金属氧化物。
本发明提供的复合材料，所述复合材料包括第一组分和第二组分。所述第一组分与所述第二组分相互接触，所述第一组分与所述第二组分混合并且具有接触界面。所述第一组分包括含氢过渡金属氧化物，所述含氢过渡金属氧化物的结构式为ABOxHy，其中，A为碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种，B为过渡族金属元素的一种或多种，x的取值范围为1-3，y的取值范围为0-3。所述第一组分的晶格常数可以通过氢离子和氧离子的注入和抽取而实现有效的调节。进一步所述第一组分的晶格常数的改变可以借由界面的耦合效应影响所述第二组分的晶格常数，从而实现对于所述复合材料的性质的有效调控。
附图说明
图1a为本发明一个实施例提供的复合材料的2-2型结构示意图；
图1b为本发明一个实施例提供的复合材料的0-0型结构示意图；
图1c为本发明一个实施例提供的复合材料的1-3型结构示意图；
图1d为本发明一个实施例提供的复合材料的0-3型结构示意图；
图2为本发明一个实施例提供的复合材料的制备方法的流程图；
图3为本发明一个实施例提供的采用金属催化剂加氢的方法制备所述复合材料的示意图；
图4为本发明一个实施例提供的采用离子液体加栅极电压的方法制备所述复合材料的示意图；
图5为本发明另一个实施例提供的复合材料的制备方法的流程图；
图6为本发明一个实施例提供的所述模板的示意图；
图7a为本发明一个实施例提供的所述复合材料的中间产物中所述第二组分的纳米阵列形貌图；
图7b为本发明一个实施例提供的所述复合材料的中间产物中所述第二组分的纳米阵列高度变化图；
图8为本发明一个实施例提供的所述第二组分的X射线光电子能谱；
图9为本发明一个实施例提供的所述第二组分Pt4f电子的特征峰；
图10为本发明一个实施例提供的所述复合材料的中间产物的表面形貌图；
图11为本发明一个实施例提供的所述复合材料的中间产物的X射线衍射图；
图12a为本发明另一个实施例提供的所述第二组分的纳米阵列形貌图；
图12b为本发明另一个实施例提供的所述第二组分的纳米阵列高度变化图；
图13为本发明另一个实施例提供的所述复合材料的中间产物的表面形貌图；
图14为本发明另一个实施例提供的所述复合材料的中间产物的X射线衍射图；
图15为本发明另一个实施例提供的所述复合材料的中间产物在相变过程前后的X射线衍射图；
图16为本发明另一个实施例提供的所述复合材料的中间产物在相变过程前后的X射线衍射图的部分放大图；
图17为本发明另一个实施例提供的所述复合材料的中间产物在另一个相变过程前后的X射线衍射图；
图18为本发明另一个实施例提供的所述复合材料的中间产物在另一个相变过程前后的X射线衍射图的部分放大图；
图19为本发明再一个实施例提供的所述复合材料的中间产物的表面形貌图；
图20为本发明再一个实施例提供的所述复合材料的中间产物的X射线衍射图；
图21为本发明再一个实施例提供的所述复合材料的中间产物调控相变过程中的原位X射线衍射图。
附图标记说明：
复合材料 100
第一组分 110
第二组分 120
第三组分 130
基底 140
中间产物 200
金属催化剂 201
离子液体 202
第一电极 210
第二电极 220
电源 230
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明的复合材料及其制备方法进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参见图1a、图1b、图1c和图1d，本发明实施例提供一种复合材料100，包括第一组分110和第二组分120。所述第一组分110与所述第二组分120混合并且具有接触界面。所述接触界面即所述第一组分110和所述第二组分120的接触面，具体的所述接触界面的大小、形状并不具体限定。所述接触界面可以是规则形状，也可以是不规则形状的。所述接触界面的形状可以根据所述复合材料100的构型来确定。通过所述接触界面，所述第一组分110可以通过加氢的方式来调控所述第二组分120的物理性质，具体在下面介绍。
所述第一组分110包括结构式为ABOxHy的含氢过渡金属氧化物。其中，A为碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种，B为过渡族金属元素的一种或多种，x的取值范围为1-3，y的取值范围为0-3。在一个实施例中，所述含氢过渡金属氧化物ABOxHy中，所述x的取值范围为1-3，所述y的取值范围大于0小于等于3。具体的，A与B在ABOxHy中的比例不一定是严格的1：1，可以因为ABOxHy中存在空位和填隙原子等而产生偏离。因此，可以理解，所有的A与B的比例接近1:1的所述含氢过渡金属氧化物均在本发明保护范围之内。所述碱土金属可以包括Be、Mg、Ca、Sr、Ba中的一种或多种。所述稀土金属元素可以包括La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb中的一种或多种。所述过渡族元素可以包括Co、Cr、Fe、Mn、Ni、Cu、Ti、Zn、Sc和V中的一种或多种。可以理解，A还可以是碱土金属与稀土金属的混合，B还可以是过渡金属和主族金属的混合。在一个实施例中，所述第一组分110可以为所述结构式为ABOxHy的含氢过渡金属氧化物。
在一个实施例中，所述第二组分120包括金属单质、金属氧化物、合金中的一种或几种。在一个实施例中，所述第二组分120为金属单质。所述金属单质包括钾、钙、钠、镁、铝、锌、铁、铜、铅、镍中的一种或多种。可以理解，所述金属单质可以为任意的金属单质，此处不再穷举。
在一个实施例中，所述第二组分120为金属单质。本发明中的所述复合材料100的所述接触界面处的所述第一组分110和所述第二组分120的原子排列是紧紧连接在一起的。所述接触界面处和在基底上直接生长薄膜得到的界面一样，即使会有一些缺陷存在，但所述第一组分110和所述第二组分120之间的连接很紧，使得当一个组分的晶格常数变化，其界面处的原子排列间距会变化，另一组分界面处的原子排列间距也会随之变化，从而实现应力的施加，同时也是晶格常数的改变。在本实施例中能够通过改变所述第一组分110的晶格常数来有效地改变所述复合材料100的性质。如：可以通过改变所述第一组分110的晶格常数来改变所述金属单质的延展性、导电性和导热性。
在一个实施例中，所述第二组分120为金属氧化物。所述金属氧化物是氧元素与另外一种金属化学元素组成的二元化合物，如氧化铁(Fe2O3)、氧化钠(Na2O)等。所述金属氧化物一个重要的作用是作为催化剂，在不同的反应中起到重要作用。本实施例中，所述第一组分110为含氢过渡金属氧化物，所述第二组分120为金属氧化物制成所述复合材料100。通过改变所述第一组分110的晶格常数，进一步改变所述复合材料100的催化性质，提高所述复合材料100的催化效率。
在一个实施例中，所述第二组分120为合金。所述合金是由两种或两种以上的金属与金属或非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质。合金可以分为：混合物合金(共熔混合物)、固熔体合金、金属互化物合金。所述混合物合金(共熔混合物)当液态合金凝固时，构成合金的各组分分别结晶而成的合金，如焊锡、铋镉合金等。所述固熔体合金即当液态合金凝固时形成固溶体的合金，如金银合金等。所述金属互化物合金，即各组分相互形成化合物的合金，如铜、锌组成的黄铜(β-黄铜、γ-黄铜和ε-黄铜)。本实施例中，所述第一组分110为含氢过渡金属氧化物，所述第二组分120为合金，制成所述复合材料100。通过改变所述第一组分110的晶格常数，进一步改变所述复合材料100的导电性能，导热性能，抗腐蚀性能，提高所述复合材料100的应用价值。
在一个实施例中，所述第二组分120包括纳米材料。所述纳米材料即以纳米尺度的物质单元为基础，按一定规律构筑或组装一种新的体系。所述纳米材料可分为块体、薄膜、多层膜、以及纳米结构。所述纳米材料的基本组成单元有：零维的团簇、人造原子、纳米微粒；一维的纳米线、纳米管、纳米棒、纳米纤维；二维的纳米带、超薄膜、多层膜。所述纳米结构与所述含氢过渡金属氧化物接触，在界面处的原子间相互作用使得原子仅仅耦合在一起，当时所述含氢过渡金属氧化物晶格常数发生变化时，会带动所述纳米结构发生变化，从而使所述复合材料100的性质发生改变。因为纳米材料的一些性质依赖于其能级结构，所以当改变所述第一组分110的晶格常数时，所述第二组分120的晶格常数也会改变，从而影响所述第二组分120的能级结构，使所述第二组分120表现出更优越的性能。例如高的光学非线性，光吸收、光反射和光输运性能，特异的催化性、强氧化性和还原性等。所述纳米材料可以包括石墨烯和碳纳米管。在一个实施例中，所述第一组分110为所述含氢过渡金属氧化物，所述第二组分120为石墨烯。从而，通过改变所述复合材料100中所述第一组分110的晶格常数，就能够改变所述石墨烯承受压力的能力和导电性能。
本实施例中，所述第一组分110为含氢过渡金属氧化物，所述第二组分120为纳米结构，制成所述复合材料100。所述第一组分110的晶格常数可以通过氢离子和氧离子的注入和抽取而实现有效的调节。进一步所述第一组分110的晶格常数的改变可以借由界面的耦合效应影响所述第二组分120的晶格常数，从而实现对于所述复合材料100的性质的有效调控。可以通过改变所述第一组分110的晶格常数，进一步改变所述复合材料100的电学特性和磁学特性，提高所述复合材料100的应用价值。
在一个实施例中，所述第二组分120包括有机功能材料。所述有机功能材料是指具有独特的物理及化学性质(功能)的有机小分子、超分子及高分子材料。所述有机功能材料的主要功能类型有：力学功能、化学功能、物理化学功能、生物化学功能、电学功能。所述有机功能材料，材料功能的是指向材料输入某种能量，经过材料的传输或转换等过程，再作为输出而提供给外部的一种作用。有机功能材料如：液晶材料、激光染料、光致变色材料、光导材料、太阳能电池材料、有机介电材料。所述有机介电材料如聚偏氟乙稀(PVDF)，在外加应力下其介电性能会有变化。在一个实施例中，所述第一组分110为含氢过渡金属氧化物，所述第二组分120为有机介电材料PVDF，制成所述复合材料100。通过改变所述第一组分110的晶格常数，从而改变所述PVDF的介电性能，进一步改变所述复合材料100的电学特性，提高所述复合材料100的应用价值。有机材料化学惰性好，韧性好，且应用广泛，因此复合材料对有机功能材料性能的提升，使其能得到更好的应用。
在一个实施例中，所述第一组分110和所述第二组分120层状交替分布。如图1a所示，为本发明一个实施例提供的所述复合材料100的2-2型结构示意图。所述第一组分110和所述第二组分120层状交替分布时，所述层状的厚度并不限制。可以根据使用过程中，所述复合材料100的性质要求对其每层的厚度进行设置。
在一个实施例中，所述第一组分110呈块状间隔分布，所述第二组分120与所述第一组分110形状相同，所述第二组分120与所述第一组分110在垂直方向上层状交替分布。所述复合材料100还包括第三组分130，所述第三组分130分布于所述第一组分110和所述第二组分120形成的块状阵列中。如图1b所示，为本发明一个实施例提供的复合材料100的0-0型结构示意图。可以理解所述第一组分110和所述第二组分120在垂直方向上层状交替分布，其在垂直方向上是交替的一层一层向上累加的。而在水平方向上间隔分布，即所述第一组分110和所述第二组分120组成了层状阵列，一个所述层状阵列与另一个所述层状阵列之间形成间隙。在所述第一组分110与所述第二组分120形成的层状阵列之间的所述间隔处分布有第三组分130。具体的，在相邻的所述第一组分110之间以及相邻的所述第二组分120之间分布有第三组分130。
所述第三组分130包括金属单质、金属氧化物、合金中的一种或几种。在一个实施例中，所述第三组分130可以为金属氧化物中的导电材料，比如SrRuO3。在所述第一组分110与所述第二组分120形成的层状阵列之间的所述间隔处加入所述导电材料SrRuO3后，再实施离子液体加氢或去氢。加氧或去氧过程中，使得所述复合材料100的表面电极连通整个样品，使整个所述复合材料100都处于低电势，从而使得相变过程更快速彻底。
所述第一组分110和所述第二组分120的混合实现了两种物理性质的耦合。可以在所述复合材料100中进一步加入所述第三组分130，以实现三种物理性质的耦合。例如：所述第一组分110为所述含氢过渡金属氧化物，所述第二组分120为磁致伸缩材料。通过加电场离子液体调控实现对所述复合材料100的磁性改变，进而实现了磁电耦合。此时再选择所述第三组分130的材料。所述第三组分130的选择可以是受晶格常数改变的材料，比如光致伸缩材料锆钛酸铅镧(PLZT)陶瓷，就可以实现光、磁、电三种物理性质的耦合，从而得到更具新颖性的材料。
在一个实施例中，所述复合材料100还包括第三组分130。所述复合材料100中所述第三组分130的加入，实现了三种物理性质的耦合。所述第三组分130的材料可选自所述第二组分120的材料，且与所述第二组分120的材料不同。即所述第三组分130可以包括金属单质、金属氧化物、合金中的一种或几种。所述第三组分130可以包括纳米材料或有机功能材料中的一种或几种。所述第二组分120和所述第三组分130可以选择不同类材料。所述第二组分120和所述第三组分130也可以选择同一类材料中的不同种材料。所述第一组分110呈块状间隔分布。所述第二组分120呈块状并与所述第一组分110在垂直方向上层状交替分布，形成块状阵列。所述第三组分130分布于所述第一组分110和所述第二组分120形成的块状阵列间隙。本实施例中，在所述复合材料100中加入所述第三组分130后，能通过所述第一组分110的晶格常数的改变，来调控所述第二组分120和所述第三组分130的物理性能。
在一个实施例中，所述第一组分110和所述第二组分120的其中之一被另一组分包裹。可以是所述第二组分120将所述第一组分110包裹。也可以是所述第一组分110将所述第二组分120包裹。
在一个实施例中，所述第一组分110呈点状、线状、面状或体状分散于所述第二组分120。可以理解，所述第一组分110呈不同的形状分散于所述第二组分120。所述第一组分110的形状和构造并不具体限定，只要所述第一组分110和所述第二组分120具有接触界面，使得所述第二组分120能够依赖所述第一组分110的变化而变化即可。
在一个实施例中，所述第一组分110形成阵列，所述第二组分120将所述第一组分110包裹，所述阵列包括柱状的所述第一组分110。图1c为本发明一个实施例提供的复合材料100的1-3型结构示意图。图1c中可以看出所述第一组分110为中间的柱状阵列，所述第一组分110为所述含氢过渡金属氧化物。所述第二组分120与所述第一组分110接触，并且所述第一组分110和所述第二组分120具有接触界面，能够通过对所述第一组分110的改变，而实现所述第二组分120的不同物理性质的调控。
在一个实施例中，所述第一组分110形成阵列，所述第二组分120将所述第一组分110包裹，所述阵列包括块状的所述第一组分110。图1d为本发明一个实施例提供的复合材料100的0-3型结构示意图。图1d中可以看出所述第一组分110为中间的块状阵列，所述第一组分110为所述含氢过渡金属氧化物。所述第二组分120与所述第一组分110接触，并且所述第一组分110和所述第二组分120具有接触界面，能够通过对所述第一组分110的改变，而实现所述第二组分120的不同物理性质的调控。本实施例中，所述第一组分110和所述第二组分120的接触界面比较大，相应的物理性质调控能力会比较强。具体应用过程中可以根据不同的需求来进一步确定采用任意的四种构型的所述复合材料100。
在一个实施例中，所述第二组分120呈点状、线状、面状或体状分散于所述第一组分110。可以理解，所述第二组分120呈不同的形状分散于所述第一组分110。所述第二组分120的形状和构造并不具体限定，只要所述第一组分110和所述第二组分120具有接触界面，使得所述第二组分120能够依赖所述第一组分110的变化而变化即可。
在一个实施例中，所述第二组分120形成阵列，所述第一组分110将所述第二组分120包裹，所述阵列包括柱状的所述第二组分120。图1c为本发明一个实施例提供的所述复合材料100的1-3型结构示意图。图1c中可以看出所述第二组分120为中间的柱状阵列，所述第一组分110为所述含氢过渡金属氧化物。所述第二组分120与所述第一组分110接触，并且所述第一组分110和所述第二组分120具有接触界面，能够通过对所述第一组分110的改变，而实现所述第二组分120的不同物理性质的调控。
在一个实施例中，所述第二组分120形成阵列，所述第一组分110将所述第二组分120包裹，所述阵列包括块状的所述第二组分120。图1d为本发明一个实施例提供的所述复合材料100的0-3型结构示意图。图1d中可以看出所述第二组分120为中间的块状阵列，所述第一组分110为所述含氢过渡金属氧化物。所述第二组分120与所述第一组分110接触，并且所述第一组分110和所述第二组分120具有接触界面，能够通过对所述第一组分110的改变，而实现所述第二组分120的不同物理性质的调控。本实施例中，所述第一组分110和所述第二组分120的接触界面比较大，相应的物理性质调控能力会比较强。具体应用过程中可以根据不同的需求来进一步确定采用任意的四种构型的所述复合材料100。
请参阅图2，本发明提供的一种复合材料100的制备方法，包括：
S100，提供结构式为ABOz的过渡金属氧化物和所述第二组分120，将所述第二组分120与所述过渡金属氧化物混合形成中间产物200，其中，A为碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种，B为过渡族金属元素中的一种或多种，z大于等于2且小于等于3。
所述过渡金属氧化物ABOz中，A为碱土金属和过渡族元素中的一种或多种。B为过渡族金属元素Co、Cr、Fe、Mn、Ni、Cu、Ti、Zn、Sc、V中的一种或多种。所述碱土金属包括Be、Mg、Ca、Sr、Ba。所述稀土金属元素包括La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb中的一种或多种。在一个实施例中，A为碱土金属元素Ca、Sr和Ba中的一种或者几种的混合物，B为过渡金属元素Co，Fe，Mn中的一种或者几种的混合物。所述结构式为ABOz的过渡金属氧化物的结构不限，可以是薄膜、粉末、体材、纳米颗粒或者与其他材料的复合材料。在一个实施例中，所述结构式为ABOz的过渡金属氧化物为薄膜。可以理解所述过渡金属氧化物为薄膜的制备方法不限，可以采用各种方法制备。
所述第二组分120与所述过渡金属氧化物混合的过程并不限制，可以采用任意的方式实现两者的混合。所述第一组分110和所述第二组分120的混合形式也并不限定可以是图1中所示的以上4种构型，也可以是其他的不规则或不均匀的构型。
S200，对所述中间产物200进行加氢处理使得所述过渡金属氧化物变成所述第一组分110，得到所述复合材料100。
对所述中间产物200进行加氢处理，加氢处理的具体过程也不作具体限定，只要实现所述过渡金属氧化物变成所述第一组分110即可。
在一个实施例中，所述S100可以包括：
S101，将所述过渡金属氧化物作为第一靶材，所述第二组分120作为第二靶材，提供所述第一靶材和所述第二靶材生长的反应腔体。
S103，在所述反应腔体中控制所述第一靶材与所述第二靶材交替生长，形成所述中间产物200。
上述实施例中，采用换源法制备所述复合材料100。换源法即所述过渡金属氧化物和所述第二组分120采用不同的靶材分别生长。采用换源法可以制备所述2-2型结构和1-3型结构的复合材料100。
在一个实施例中，所述S100可以包括：
S102，将所述过渡金属氧化物和所述第二组分120混合制作成第三靶材，提供生长所述第三靶材的反应腔体。
S104，在所述反应腔体中控制所述第三靶材生长，形成所述中间产物200。
将所述过渡金属氧化物和所述第二组分120混合制作成第三靶材。所述过渡金属氧化物和所述第二组分120的混合比例并不限制，可以根据制备的所述复合材料100的需要进行确定。相较于上述制备所述过渡金属氧化物和所述第二组分120两个靶材的换源法，本实施例中的混合法，在方法上更简单、更容易实施。
在一个实施例中，所述S100可以包括：
S105，提供基底140。所述基底140不限，可以为陶瓷基底140、硅基底140、玻璃基底140、金属基底140或者聚合物基底140中的一种，只要可以用于成膜的基底140都可以应用于S105中。
S106，在所述基底140表面沉积形成过渡金属氧化物薄膜。形成所述过渡金属氧化物的薄膜的方法不限，可以是各种成膜方法，如离子溅射法、化学气相沉积法、磁控溅射法、凝胶法、激光脉冲沉积等。在一个实施例中，所述S106通过脉冲激光沉积的方法在所述基底140上外延生长获得所述过渡金属氧化物薄膜。生长的过渡金属氧化物薄膜厚度不限，优选地所述过渡金属氧化物薄膜的厚度为5纳米至200纳米。
在一个实施例中，所述S200包括：
S205，提供模板，使所述第二组分120或所述过渡金属氧化物以所述模板的形状生长，以使所述第二组分120与所述过渡金属氧化物混合形成所述中间产物200。
本实施例中，采用模板法生长所述复合材料100。可以根据生长的所述复合材料100的不同类型来选择不同的模板。
请参阅图3，图3为采用金属催化剂加氢的方法制备所述复合材料100的示意图。在一个实施例中，所述S200包括：
S201，提供金属催化剂201，并使所述金属催化剂201与所述中间产物200的表面接触。所述S201中，所述金属催化剂201的具体形式并不限制，只要能催化氢气分解产生氢自由基即可。所述金属催化剂201的材质可以是各种金属，如铂、钯、金、银或铝。优选地，所述金属催化剂201可以是铂或钯。所述金属催化剂201的具体形式并不限制，所述金属催化剂201可以是金属的纳米薄膜、纳米颗粒或条状电极。所述金属催化剂201与所述中间产物200的表面接触，能够促进所述氢自由基插入所述中间产物200。从而使得所述过渡金属氧化物变为所述第一组分110为ABOxHy，其中x的取值范围为1-3，y的取值范围为0-3。
S203，将所述中间产物200与所述金属催化剂201放置于含氢反应气体中。
所述S203中，所述含氢反应气体可以形成于一反应腔中。所述反应腔的具体形式不限，只要能够满足制备所述含氢过渡金属氧化物的而各种反应条件即可。在一个实施例中，所述反应腔为球体，具有开口以便放取试验样品。所述反应腔还具有充、放气口，观察窗，加热装置以及抽真空装置。所述氢气氛围的营造可以是向所述反应腔中通入含氢反应气体。所述含氢反应气体的充入所述反应腔体，所述反应腔可以保持动态平衡的压强。所述含氢反应气体可以为纯氢气。为了安全起见和隔绝空气中的氧气，可以在氢气中混合缓释气体。因此，通入的所述氢气，也可以是氢气和缓释气体不同比例的混合气体。所述缓释气体可以为氮气、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气。所述氢气与所述缓释气体的混合气体中，所述氢气的体积含量是3％-100％。在一个实施例中，所述缓释气体选择氩气。优选地，采用氢气和氩气的体积比为5：95的混合气体。
S205，所述含氢反应气体在所述金属催化剂201的作用下产生氢自由基，所述氢自由基扩散插入所述中间产物200中以获得所述复合材料100。一般室温下氢气在催化剂的作用下就可以对过渡金属氧化物进行氢化，但为了加快氢化速率，一般对其体系进行低温加热。加热所述反应腔使所述反应腔的温度升高以使所述氢气氛围的温度升高。所述升温过程，对于加热温度并不作具体限定只要能促进所述氢自由基的产生即可。在一个实施例中，所述氢气氛围的温度范围为20摄氏度至200摄氏度。优选地，所述氢气氛围的温度是150摄氏度。
在一个实施例中，所述复合材料100的制备方法，进一步包括，分离所述金属催化剂201与所述复合材料100。可以理解，将所述金属催化剂201与所述复合材料100的分离方法有多种。如：利用超声的方法将镀在金属氧化物表面的具有疏松和介孔结构的催化剂进行分离。或是利用具有很强粘附能力的聚合物，如聚二甲基硅氧烷(PDMS)将表面的催化剂粘附去除。分离所述金属催化剂201与所述复合材料100的方法并不限制，只要能够使所述复合材料100能够分离并在产业中能够成功实现即可。
本实施例中，采用金属催化剂加氢的方法制备所述复合材料100。将所述中间产物200中的所述过渡金属氧化物转化为所述含氢过渡金属氧化物ABOxHy。其中x的取值范围为1-3，y的取值范围为0-3。本实施例中所述金属催化剂加氢的方法更快速的产生所述氢自由基，使所述氢自由基扩散插入所述中间产物200。以使所述中间产物200转化为所述复合材料100。
请参阅图4，图4为采用离子液体加栅极电压的方法制备所述复合材料100的示意图。在一个实施例中，所述S300包括：
S202，将所述中间产物200浸入离子液体202中，所述离子液体202包含氢离子和氧离子。所述S202中，在所述中间产物200的表面形成第一电极210。将形成所述第一电极210的所述中间产物200的表面形成一层离子液体202层。所述离子液体202可以是各种类型的离子液体202，只要能够通过水解或者其它途径提供所需氢和氧离子并将所述过渡金属氧化物覆盖即可。当将所述中间产物200和所述离子液体202处于电场中时，可以通过电场的方向来控制离子液体202中的氢离子和氧离子插入所述过渡金属氧化物中或者反之析出。所述离子液体202中的水的量不限制，实验证实，只要所述离子液体202中具有少量的水(>100ppm)就可以实现上述氢离子和氧离子的移动。
可以理解，所述S202中，给所述中间产物200施加电场的方法可以有多种，在一个实施例中，所述S202进一步包括：提供第二电极220以及电源230；
将所述第二电极220与所述第一电极210间隔设置并分别与所述电源230电连接。
S204，对所述中间产物200施加电场，使所述离子液体202中的氢离子插入所述中间产物200以形成所述复合材料100。
所述S204可以进一步包括：将所述第二电极220浸入所述离子液体202中，并通过所述电源230施加从所述第二电极220向所述第一电极210方向的电场。
所述第二电极220的形状不限，可以是平行板电极、棒状电极、金属网电极。在一个实施例中，所述第二电极220为弹簧状金属丝构成的电极。所述电源230可以为各种直流、交流电源230等。所述电源230的电压可调，可以用来控制反应的时间。在一个实施例中，所述电源230为直流电源230。
在一个实施例中，所述第二电极220与所述第一电极210间隔相对设置，从而可以在所述第二电极220与所述第一电极210之间形成定向的电场。所述第二电极220、所述第一电极210与所述直流电源230的连接方式不限，可以通过开关控制对所述第二电极220以及所述第二电极220施加电压。
在一个实施例中，所述第二电极220浸入所述离子液体202中，当给所述第一电极210以及所述第二电极220通电时，可以使得所述第一电极210接直流电源230的负极，所述第二电极220接直流电源230的正极。从而可以在所述第一电极210与所述第二电极220之间产生由所述第二电极220向所述第一电极210方向的电场。由于所述第一电极210与所述第二电极220之间具有所述离子液体202，在电场的作用下所述离子液体202中的带正电的氢离子将会向着所述第一电极210的方向移动，从而聚集在所述中间产物200的表面，进一步插入所述过渡金属氧化物中，从而获得由含氢过渡金属氧化物和所述第二组分120组成的所述复合材料100。而带负电的氧离子将从样品中析出，注入到所述离子液体202中。可以理解，而当翻转电场时候，上述离子变化过程将实现相应的反转。因此，在电场方向变化下，上述过程是可逆过程。
本实施例中，采用离子液体加栅极电压的方法制备所述复合材料100。将所述中间产物200中的所述过渡金属氧化物转化为所述含氢过渡金属氧化物。从而使得所述第一组分110为ABOxHy，其中x的取值范围为1-3，y的取值范围为0-3。可以理解，此处对所述中间产物200施加电场时有两个方向可以选择。即所述第一电极210作为正极和所述第二电极220作为负极，或者所述第一电极210作为负极和所述第二电极220作为正极。这样可以对所述中间产物200进行加氢离子，也可以对所述中间产物200进行加氧离子，析出氢离子。离子液体加栅极电压的方法既可以实现形成所述复合材料100，又能够实现所述复合材料100的不同相变过程。
请参阅图5，本发明提供的一种复合材料100的制备方法，包括:
S110，提供所述第一组分110，所述第一组分110包括结构式为ABOxHy的含氢过渡金属氧化物，其中，A为碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种，B为过渡族金属元素的一种或多种，x的取值范围为1-3，y的取值范围为0-3；
S210，提供所述第二组分120，将所述第一组分110与所述第二组分120混合，得到所述复合材料100。
本实施例中，直接提供所述第一组分110，结构式为ABOxHy的含氢过渡金属氧化物，其中x的取值范围为1-3，y的取值范围为0-3。然后将所述第一组分110与所述第二组分120混合。同上述实施例相同，所述混合方式也不过具体的限定，所述复合材料100的具体构型也并不限定。
在一个实施例中，所述S110进一步包括：
S111，提供一种结构式为ABOz的过渡金属氧化物，其中，A为碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种，B为过渡族金属元素中的一种或多种，z大于等于2且小于等于3；
S113，提供金属催化剂201，并使所述金属催化剂201与所述过渡金属氧化物的表面接触；
S115，将所述过渡金属氧化物与所述金属催化剂201放置于含氢反应气体中；
S117，所述含氢反应气体在所述金属催化剂201的作用下产生氢自由基，所述氢自由基扩散插入所述过渡金属氧化物中以获得所述含氢过渡金属氧化物。
本实施例中，采用金属催化剂加氢的方法制备结构式为ABOxHy的所述含氢过渡金属氧化物。可以理解，此处的制备方法与上述的采用金属催化剂加氢的方法制备所述复合材料100的制备方法相同，只是在本实施例中的作用对象为所述过渡金属氧化物ABOz。即将所述过渡金属氧化物ABOz制成所述含氢过渡金属氧化物ABOxHy。本实施例的具体实验示意图可以参考图3，本实施例中将所述中间产物200换做所述过渡金属氧化物ABOz。
在一个实施例中，所述S110进一步包括：
S112，提供一种结构式为ABOz的过渡金属氧化物，其中，A为碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种，B为过渡族金属元素中的一种或多种，z大于等于2且小于等于3；
S114，将所述过渡金属氧化物浸入离子液体中，所述离子液体包含氢离子和氧离子；
S116，对所述过渡金属氧化物施加电场，使离子液体中的氢离子插入所述过渡金属氧化物以形成所述含氢过渡金属氧化物。
本实施例中，采用离子液体加栅极电压的方法制备结构式为ABOxHy的所述含氢过渡金属氧化物。可以理解，此处的制备方法与上述的采用离子液体加栅极电压的方法制备所述复合材料100的制备方法相同，只是在本实施例中的作用对象为所述过渡金属氧化物ABOz。即将所述过渡金属氧化物ABOz制成所述含氢过渡金属氧化物ABOxHy。本实施例的具体实验示意图可以参考图4，本实施例中将所述中间产物200换做所述过渡金属氧化物ABOz。
以下提供制备所述复合材料100的具体实施例。
实施例一：本实施例提供了采用模板法制备所述中间产物SrCoO2.5-Pt的具体步骤、结构表征：
请参阅图6，图6为本发明的一个实施例中选用的所述模板的示意图。所述模板为超薄双通AAO模板，所述模板的膜厚为150nm，所述模板具有通孔，所述通孔的间距为125nm，所述通孔的直径为75nm。本实施例中，将所述AAO模板盖在基底140上，在室温下放置在离子溅射仪中，通入氩气同时抽气，使得溅射腔体保持在6-8Pa，溅射约5nm厚的Pt之后通入大气取出样品。去除所述样品表面的所述AAO模板，得到Pt的纳米柱。所述Pt纳米柱的表面形貌如图7a所示，图7a中划线处的高度曲线如图7b所示。可以看出图7b较为平滑，上下波动仅在2nm范围内。这说明所述Pt纳米柱生长较为均匀。由于原子力显微镜测试的针尖大小要比Pt纳米柱间距要大很多，所以在Pt纳米柱之间探针没有办法完全触底，测量得到的高度要比实际高度要小。
由于Pt非晶，用X射线衍射仪并不能表征Pt的特征峰。所以采用X射线光电子能谱仪来测定未覆盖SrCoO2.5时所述第二组分120的成分，如图8所示。图8中看到了整个样品表面几个纳米左右深度的材料成分，谱强由背底强度和元素特征峰强组成，图中标出了元素特征峰所在的位置，由此可见所述复合材料100表面几个纳米左右深度范围内只含有O，Ti，C，Sr，Pt，而其中C是该项测量会引入的元素，不属于所述复合材料100本身的元素，所以可以判断所述复合材料100的表面一部分是Pt，一部分是裸露出来的SrTiO3基底。
进一步地，将Pt 4f的特征峰细致测量，如图9所示。图9中，所述Pt 4f的特征峰已经在图中峰值的上方标出，再结合图10原子力显微镜的表面形貌图可以证明样品是Pt的纳米柱生长在SrTiO3上。
在此基础上用脉冲激光沉积的方式生长20nm厚的SrCoO2.5，得到的所述中间产物SrCoO2.5-Pt的表面形貌如图10所示。图10可以看出，所述中间产物SrCoO2.5-Pt的表面平整，说明SrCoO2.5已经完全将Pt纳米柱覆盖。进一步测量完整样品的X射线衍射图，如图11所示。由于Pt非晶，所以X射线衍射图中没有Pt的特征峰，但是可以看到三角号标明的SrCoO2.5特征峰，也证明了SrCoO2.5组分结构的正确。因此，可以说明，制备出了1-3型的、Pt作为纳米柱的所述中间产物200。在此基础上，可以加氢处理得到所述含氢过渡金属氧化物SrCoO2.5H和金属Pt的复合材料100。
实施例二：本实施例提供了采用模板法制备所述中间产物SrCoO2.5-CoFe2O4的具体步骤及结构表征：
在一个实施例中，选取钛酸锶(SrTiO3)作为基底140，在覆盖所述AAO模板的所述钛酸锶(SrTiO3)上沉积CoFe2O4纳米阵列。然后，通过胶带撕去AAO模板并以750℃，10Pa，2Hz，退火氧压10Pa的条件生长一层厚30nm的SrCoO2.5，最后得到所述过渡金属氧化物SrCoO2.5和所述第二组分120CoFe2O4混合的所述中间产物200。
请参阅图12，图12a为一个实施例中所述第二组分120形成的纳米阵列的形貌图。图12a中的黑白颜色代表纳米阵列表面的起伏高度，图12a的右侧给出了黑白对应的高度，白色是高，黑色是低。由此可以看出所述第二组分120形成的纳米阵列的表面是周期性排列的圆柱状纳米阵列，也即所述第二组分120CoFe2O4在平整的基底上形成了圆柱阵列。图12b给出了图12a白线处高度的变化，从而证明了纳米阵列的高度，但由于纳米柱之间的间距很近，原子力显微镜的探针无法深入到最低处，所以所述CoFe2O4纳米阵列的高度要高过12nm。在得到所述中间产物200后，通过原子力显微镜扫描所述中间产物200的表面得到图13。图13为本实施例中所述中间产物200的表面形貌图。如图13所示，所述中间产物200的整个表面十分平整，起伏在几百pm量级，说明SrCoO2.5已经把CoFe2O4阵列完整的覆盖了。
请参阅图14，图14为本发明一个实施例中，所述中间产物200SrCoO2.5-CoFe2O4的X射线衍射图。图14可以明确表征所述中间产物200SrCoO2.5-CoFe2O4的结构组分。星号表示所述基底140SrTiO3钛酸锶的峰，倒三角号是所述基底140SrCoO2.5的峰，圆点表示所述第二组分120CoFe2O4的峰，由此可见所述过渡金属氧化物和所述第二组分120都结构完整。
通过上述实施例可以理解，采用模板法能够制备出所述复合材料100。
实施例三：本实施例提供了采用换源法生长的所述中间产物SrCoO2.5-CoFe2O4的结构表征及不同相变过程下所述中间产物SrCoO2.5-CoFe2O4或所述复合材料100的变化情况：
请参阅图15，图15为所述中间产物SrCoO2.5-CoFe2O4在臭氧中退火前后的X射线衍射图谱。图15中处于下方的一条曲线是采用混合法生长的所述中间产物200SrCoO2.5-CoFe2O4的X射线衍射图。图15中处于上方的一条曲线是经过臭氧退火之后所述中间产物SrCoO2.5-CoFe2O4的X射线衍射图。图15中，三角号标出的峰是SrCoO2.5的特征峰，圆点标出的峰是CoFe2O4的特征峰，星号是基底140的特征峰。这说明经过臭氧退火之后SrCoO2.5变成SrCoO3-δ，空心的三角号标出的是SrCoO3-δ。即所述过渡金属氧化物发生了相变，由SrCoO2.5相变为SrCoO3-δ相。为了能够清晰的辨认上述变化的发生，对图15中所述中间产物SrCoO2.5-CoFe2O4在40°-50°处的谱线进行了放大处理，得到图16。图16为所述中间产物SrCoO2.5-CoFe2O4在40°-50°处放大的谱线，可以看到图16中SrCoO相变后峰值变化，从而计算得到其面外晶格常数减小了3.53％，也即提供了3.53％的挤压应力，而图16中也可以看到CoFe2O4的峰位向右移动，其晶格常数因SrCoO2.5施加的应力而变小了0.97％。
请参阅图17，图17为所述中间产物SrCoO2.5-CoFe2O4采用金属催化剂201加氢前后的X射线衍射图谱。如图17所示，处于下方的一条曲线是采用换源法生长的所述中间产物SrCoO2.5-CoFe2O4的X射线衍射图。图17中处于上方的一条曲线是金属催化剂201加氢后所述中间产物SrCoO2.5-CoFe2O4的X射线衍射图。其中三角号标出的峰是SrCoO2.5的特征峰，圆点标出的是CoFe2O4的峰，星号是基底140的峰，经过金属催化剂201加氢后变成上方的这条曲线，空心的三角号标出的是SrCoO2.5H。这说明了所述复合材料100的整体结构发生了变化，体现在面外方向的晶格常数变化，由于CoFe2O4是磁致伸缩材料，因此理论上磁性会发生相应的变化。所述过渡金属氧化物发生了相变，由SrCoO2.5相变为SrCoO2.5H相。为了能够清晰的辨认上述变化的发生，对图17中所述中间产物SrCoO2.5-CoFe2O4在40°-50°处的谱线进行了放大处理，得到图18。图18为所述中间产物SrCoO2.5-CoFe2O4在40°-50°处放大的谱线，可以看到图18中SrCoO相变后峰值变化，从而计算得到其面外晶格常数增加了6.22％，也即提供了6.22％的拉伸应力，而CoFe2O4的峰位向左移动，其晶格常数因SrCoO2.5施加的应力而增加了0.40％。
通过上述实施例可以理解，采用混合法也能够制备出所述复合材料100。
实施例四：本实施例提供了采用换源法制备所述中间产物NiFe2O4-SrCoO2.5的具体步骤、结构表征及相变过程中所述中间产物NiFe2O4-SrCoO2.5或所述复合材料100的变化情况：
我们采用交换靶材生长的方式制作1-3型NiFe2O4-SrCoO2.5复合结构，先生长SrCoO2.5，固定激光脉冲数是生长一层等效赝立方SrCoO2.5的80％，旋转靶材至NiFe2O4，固定激光脉冲数是生长一层的20％。反复重复100次从而形成厚度约为40nm的复合材料100，表征形貌的原子力显微镜(AFM)形貌图如图19所示。AFM图的明暗表示样品表面的高低，亮的高，暗的低，而下图亮的部分且形成矩形是NiFe2O4，其他暗且平整的地方是SrCoO2.5。
X射线衍射仪(XRD)数据图如图20所示。可以看到用“*”标出的峰为基底140SrTiO3(002)的峰，基底140左侧用三角号标出的峰是SrCoO2.5的峰，用圆标出的峰是NiFe2O4的峰。可以看出这两种组分结构正确完整。
在采用XRD原位测量离子液体加电压时所述复合材料100的变化，如图21所示。从图21中可以看出，加正电压时离子液体调控加氢，所述复合材料100中NiFe2O4和SrCoO2.5的面外晶格常数同时增大，而加负电压后，随着离子液体调控去氢加氧，所述复合材料100中NiFe2O4和SrCoO2.5的面外晶格常数先回复初始值后再继续减小。再次施加正电压，两种组分的面外晶格常数都能回复初始，说明此过程可以反复进行。SrCoO相变的峰位从初始的46.2°变到44.2°，再变到47.8°，SrCoO的晶格常数从初始态拉伸了3.1％，再相对于初始态压缩了4.3％，因此相对应的对所述第二组分120初始态3.1％的拉伸应力，以及4.3％的拉伸应力，从而导致所述第二组分120相对于初始态(本身也处在一个应力态下，晶格常数拉伸1.415％)晶格常数增加了0.42％以及反过来相对于初始态晶格常数缩小了1.51％，总体变化达1.93％。
由于此处不可能穷举所有的实施例，因此可以实现的都应该包括在内。本发明中的实施例给出了，所述复合材料100的晶格常数的变化，从而实现对器件的物理特性调控。所述复合材料100整体的晶格常数变化就会引起所述复合材料100的结构变化，这是极为重要且根源的变化。所述复合材料100的结构变化，会带来电子结构，配位环境等各种变化，这些都是导致性质变化的根本所在。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (13)
1.一种复合材料，其特征在于，包括第一组分和与所述第一组分相互接触的第二组分，所述第一组分与所述第二组分混合并且具有接触界面；
所述第一组分包括含氢过渡金属氧化物，所述含氢过渡金属氧化物的结构式为ABOxHy，其中，A为碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种，B为过渡族金属元素的一种或多种，x的取值范围为1-3，y的取值范围为大于0且小于等于3；
所述第二组分包括金属单质、金属氧化物、合金中的一种或几种。
2.一种复合材料，其特征在于，包括第一组分和与所述第一组分相互接触的第二组分，所述第一组分与所述第二组分混合并且具有接触界面；
所述第一组分包括含氢过渡金属氧化物，所述含氢过渡金属氧化物的结构式为ABOxHy，其中，A为碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种，B为过渡族金属元素的一种或多种，x的取值范围为1-3，y的取值范围为大于0且小于等于3；
所述第二组分包括碳纳米管或者石墨烯。
3.一种复合材料，其特征在于，包括第一组分和与所述第一组分相互接触的第二组分，所述第一组分与所述第二组分混合并且具有接触界面；
所述第一组分包括含氢过渡金属氧化物，所述含氢过渡金属氧化物的结构式为ABOxHy，其中，A为碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种，B为过渡族金属元素的一种或多种，x的取值范围为1-3，y的取值范围为大于0且小于等于3；
所述第二组分包括有机介电材料聚偏氟乙烯。
4.如权利要求1-3中任一项所述的复合材料，其特征在于，所述第一组分和所述第二组分层状交替分布。
5.如权利要求1-3中任一项所述的复合材料，其特征在于，所述第一组分呈块状间隔分布，所述第二组分呈块状并与所述第一组分在垂直方向上层状交替分布，形成块状阵列。
6.如权利要求1-3中任一项所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料还包括第三组分，所述第三组分的材料可选自所述第二组分的材料，且与所述第二组分的材料不同，所述第一组分呈块状间隔分布，所述第二组分呈块状并与所述第一组分在垂直方向上层状交替分布，形成块状阵列，所述第三组分分布于所述第一组分和所述第二组分形成的块状阵列间隙。
7.如权利要求1-3中任一项所述的复合材料，其特征在于，所述第一组分和所述第二组分的其中之一被另一组分包裹。
8.一种如权利要求1-3中任一项所述的复合材料的制备方法，包括：
S100，提供结构式为ABOz的过渡金属氧化物和第二组分，将所述第二组分与所述过渡金属氧化物混合形成中间产物，其中，A为碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种，B为过渡族金属元素中的一种或多种，z大于等于2且小于等于3；
S200，对所述中间产物进行加氢处理使得所述过渡金属氧化物变成所述第一组分，得到所述复合材料。
9.如权利要求8所述的复合材料的制备方法，其特征在于，所述S200包括：
S201，提供金属催化剂，并使所述金属催化剂与所述中间产物的表面接触；
S203，将所述中间产物与所述金属催化剂放置于含氢反应气体中；
S205，所述含氢反应气体在所述金属催化剂的作用下产生氢自由基，所述氢自由基扩散插入所述中间产物中以获得所述复合材料。
10.如权利要求8所述的复合材料的制备方法，其特征在于，所述S200包括：
S202，将所述中间产物浸入离子液体中，所述离子液体包含氢离子和氧离子；
S204，对所述中间产物施加电场，使离子液体中的氢离子插入所述中间产物以形成所述复合材料。
11.一种如权利要求1-3中任一项所述的复合材料的制备方法，包括：
S110，提供所述第一组分，所述第一组分包括结构式为ABOxHy的含氢过渡金属氧化物，其中，A为碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种，B为过渡族金属元素的一种或多种，x的取值范围为1-3，y的取值范围为大于0且小于等于3；
S210，提供所述第二组分，将所述第一组分与所述第二组分混合，得到所述复合材料。
12.如权利要求11所述的复合材料的制备方法，其特征在于，所述S110进一步包括：
S111，提供一种结构式为ABOz的过渡金属氧化物，其中，A为碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种，B为过渡族金属元素中的一种或多种，z大于等于2且小于等于3；
S113，提供金属催化剂，并使所述金属催化剂与所述过渡金属氧化物的表面接触；
S115，将所述过渡金属氧化物与所述金属催化剂放置于含氢反应气体中；
S117，所述含氢反应气体在所述金属催化剂的作用下产生氢自由基，所述氢自由基扩散插入所述过渡金属氧化物中以获得所述含氢过渡金属氧化物。
13.如权利要求11所述的复合材料的制备方法，其特征在于，所述S110进一步包括：
S112，提供一种结构式为ABOz的过渡金属氧化物，其中，A为碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种，B为过渡族金属元素中的一种或多种，z大于等于2且小于等于3；
S114，将所述过渡金属氧化物浸入离子液体中，所述离子液体包含氢离子和氧离子；
S116，对所述过渡金属氧化物施加电场，使离子液体中的氢离子插入所述过渡金属氧化物以形成所述含氢过渡金属氧化物。
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