CN116497615A - 一种吸波印花糊料、柔性轻质复合吸波织物及其制备方法和应用 - Google Patents

一种吸波印花糊料、柔性轻质复合吸波织物及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电磁波吸收材料技术领域，尤其是一种吸波印花糊料、柔性轻质复合吸波织物及其制备方法和应用，通过采用丝网印刷的方式，将石墨烯、MXene和Fe3O4复合浆料刮涂于芳纶非织造布的表面，采用简单的一步法制备了集抗菌为一体的柔软轻质的石墨烯@MXene@Fe3O4复合吸波织物，其中，石墨烯提供介电损耗，MXene在交错的纤维上构建了导电网络，用以调节阻抗匹配，同时，引入磁性材料Fe3O4，目的是进一步改善阻抗匹配，增加磁损耗。此外，在以上三种材料之间、材料与织物之间存在丰富的界面，会产生界面极化，进一步增强吸波性能，且更加绿色环保、操作简便，为柔性可穿戴复合吸波织物的绿色产业化生产提供了新的思路。

Description

一种吸波印花糊料、柔性轻质复合吸波织物及其制备方法和 应用
技术领域
本发明涉及电磁波吸收材料技术领域，尤其是一种吸波印花糊料、柔性轻质复合吸波织物及其制备方法和应用。
背景技术
电磁波的污染已成为了21世纪继空气污染、水污染、光污染之后的又一大污染源头，不仅会影响精密仪器的运行还会威胁人类的身体健康。除此之外，随着精确制导武器的深入发展，可穿戴隐身材料已成为各国军备的重点研究项目，所以，开发纺织复合吸波材料对电磁防护材料的性能提升和国防安全具有重要意义和应用价值。
CN106374233A一种高效吸波复合材料，以草酸盐为配位剂、以冠醚作为包覆剂，将氯化铁、氯化铝和氯化镍进行双重结晶，得到混合磁性材料，并与石墨烯粉、粘合剂、偶联剂和分散剂混合形成悬浊分散液，经提拉后恒温得到吸波材料。本发明方法简便，工艺条件温和，生产成本低，材料结构稳定，未经过高温破坏，磁性保留完整，总体性能良好，面密度低，吸收频段宽。
目前，复合吸波织物的制备通常都采用浸渍法，例如，Wang等人在采用浸渍法棉织物上构建了MXene/Ni链/ZnO阵列杂化纳米结构，通过Ni的浸渍次数可以达到调控阻抗匹配、反射损耗和有效吸收带宽的作用，织物的最小RL值在8.3GHz处达到-35.1dB，厚度为2.8mm。Wang等人通过静电纺丝制备了碳纤维织物，将其通过浸渍法与Ni Fe层状双金属氢氧化物(Ni Fe LDH)/MXene衍生物连接，制备了复合吸波织物，在厚度为2.5mm时，最小反射损耗为-58.0dB，有效吸收带宽(RL＜-10dB,fe)达到7.0GHz。Zhang等人通过静电纺丝技术制备了纤维素纳米纤维(CF)织物，然后，通过浸渍法在CF表面沉积了导电聚苯胺(PANI)，最小反射损耗值为-49.24dB，有效吸收带宽达到6.90GHz。
上述现有技术提出了采用浸渍法制备吸波材料，但是浸渍时间是影响浸渍法分析结果的重要因素之一，但很难控制浸渍时间的精确度。不同的样品和浸渍剂可能需要不同的浸渍时间，而且浸渍时间的长短还受到操作人员的经验和技能的影响，因此需要进行多次实验来确定最佳的浸渍时间，往往还需要一定的浸渍手法来达到浸渍均匀的目的，再者，浸渍剂浓度是影响浸渍法分析结果的另一个重要因素，但很难精确地控制浸渍剂浓度。不同的样品和浸渍剂可能需要不同的浸渍剂浓度，而且浸渍剂浓度的高低还受到实验环境和操作流程的影响，因此，需要进行多次实验来确定最佳的浸渍剂浓度。另外，还需要较长的烘干时间来进行干燥，所以相对来说操作较为繁琐，更重要的是，浸渍过后产生的废水排放会对环境造成污染，废水排放系统也会浪费能源，所以，开发更加绿色环保，操作简便的复合吸波织物制备系统，具有很重要的意义。
石墨烯材料因为其超轻的质量、巨大的比表面积和优异的机械性能等被广泛应用于微波吸收领域。Wei等人通过一步热解的方法部分还原氧化石墨烯(GO)并负载磁性量子点(MQDs)，制备了三种MQDs(Fe、Fe3O4、Fe3C)嵌入部分还原氧化石墨烯(P-rGO)的新型复合材料，研究发现，MQDs对单一碳材料的负载增加了磁损耗机制，提高了阻抗匹配和衰减能力，800℃热解条件下制备的样品在1.7mm的超薄厚度下可以获得5.59GHz的宽带电磁波吸收。Zhong等人开发了一种双盐模板法，制备了锚定在石墨烯片(GS)上的N，S共掺杂石墨碳纳米框架(GF)，研究发现，N、S共掺杂会引起偶极子极化损耗，增强材料的微波吸收性能，在10wt％的低填料比下，N、S-GF/GS在厚度为2.3mm时的最小反射损耗为-45.64dB，在1.5mm下的有效吸收带宽在4.35GHz。由以上可知，石墨烯虽然具有非常优异的性能，但是其单一的介电损耗会造成阻抗匹配的失衡，使电磁波不能够进入到材料内部进行吸收，所以往往需要加入其他的材料对阻抗匹配进行调节，来达到优异的吸波性能。MXene具有高导电性、丰富缺陷和表面活性基团，是微波吸收领域常用的一种二维材料。Wang等人设计并制备了仿生海胆状Ti3C2Tx@ZnO空心微球，具有-57.4dB的强反射损耗和6.56GHz的宽有效吸收带。Li等人通过MXene在石墨烯骨架表面的静电自组装，以及随后对花形FeS团簇的水热锚定，构建了一种超轻磁性复合泡沫最小反射损耗在4.78mm的厚度下达到-47.17dB，相应的有效吸收带宽高达6.15GHz。Fe3O4作为一种良好的磁吸收剂，因其独特的磁性能和半金属特性而受到广泛关注。然而，单一的磁损耗并不能达到有效吸收电磁波的目的。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，提供了一种吸波印花糊料、柔性轻质复合吸波织物及其制备方法和应用，采用简单的一步法制备了集抗菌为一体的柔软轻质的复合吸波织物，具有优异的吸波性能，且更加绿色环保、操作简便，在柔性多功能吸波材料领域具有非常广泛的应用前景。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是，一种吸波印花糊料，所述吸波印花糊料是由石墨烯浆料、MXene分散液、Fe3O4分散液和增稠剂共混后得到，其中石墨烯、MXene、Fe3O4、增稠剂的实际固含量所占比例分别为45-75％、3-8％、20％-45％、1-3％；所述石墨烯浆料包括100-200g石墨烯滤饼、200-300g二乙二醇丁醚，以及50-100g水性丙烯酸乳液或水性聚氨酯乳液，所述Fe3O4是由4-6g FeCl3·6H2O，1-3g FeCl2·4H2O，30-50mL水，15-20ml 0.08mol NaOH溶液经化学反应后得到的分散液，所述MXene溶液的浓度为1-10mg/mL。
柔性轻质复合吸波织物，是通过丝网印刷的权利要求1所述的印花糊料，涂覆在织物表面制备而成。
上述的柔性轻质复合吸波织物，其厚度为0.2-1.5mm。
上述的柔性轻质复合吸波织物，反射率峰值在12.3GHz处为-20--47dB，其有效吸收带宽在1-5GHz。
上述的柔性轻质复合吸波织物，其对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率均在99％以上。
上述的柔性轻质复合吸波织物，所述织物包括芳纶无纺布，由导电性的石墨烯和MXene负载后的芳纶纤维表面交织形成了导电网络，引起导电损耗，同时，在交变电场中，石墨烯和MXene的缺陷可以产生偶极子，从而诱导偶极子极化，此外，在石墨烯、MXene和Fe3O4之间存在丰富的界面，可以引起界面极化，进一步增强吸波性能，其次，磁性材料Fe3O4的引入进一步增加了磁损耗并改善了阻抗匹配，Fe3O4的磁损耗主要通过涡流损耗、自然共振和交换共振来对电磁波进行衰减，最后，电磁波入射到GMF织物的表面，在复合浆料与织物之间和交错排列的芳纶纤维内部将进行多次的反射和散射，除此之外，MXene的多层结构之间也可以产生多重反射效应，可以使复合织物对电磁波的损耗达到进一步增强，吸波织物的极限氧指数在28％以上，垂直燃烧续燃和阴燃时间均低于3s。
上述的柔性轻质复合吸波织物，织物可随意折叠弯曲，克重在100-500g/cm2。
上述的柔性轻质复合吸波织物的制备方法，包括如下步骤：
(1)、制备石墨烯浆料：将100-200g饼状石墨烯与200-300g二乙二醇丁醚混合后，在2000-4000r/min下机械搅拌1-1.5h后，加入50-100g水性丙烯酸乳液，500-1000r/min下搅拌30-60min，制得石墨烯浆料；
(2)、制备Fe3O4分散液：4-6gFeCl3·6H2O和1-3gFeCl2·4H2O完全溶解于30-50mL水，在60-80℃和400-500r/min的机械搅拌下缓慢滴入15-25mL 0.08mol的NaOH溶液，直至溶液由褐色变为黑色，反应50-60min，洗涤数次直至中性，标定浓度；
(3)、制备复合织物：取10-12g步骤(1)制得的石墨烯浆料，加15-20mL浓度为2-5mg/mL的MXene和5-15mL浓度为20-30mg/mL的Fe3O4分散液，在400-500r/min下搅拌均匀，添加0.5-1g增稠剂，在500-1000r/min下搅拌20-60min，得到印花糊料，将织物经过用真空等离子体处理机处理5min后，通过丝网印刷的方式将印花糊料，涂覆在织物表面，得到石墨烯/MXene/Fe3O4复合织物。
上述的柔性轻质复合吸波织物的制备方法，所述步骤(3)中，丝网印刷的工艺步骤为：车速15-25m/min,压力2.5-5pa，烘干温度110-180℃，浆粘度8000-12000mPa·s，印花版网目100-200目，浆料循环宽度600-900mm。
柔性轻质复合吸波织物的应用，在电磁屏蔽、雷达隐身和电磁脉冲防护材料中，以及在服装、帐篷，篷盖布、伪装网得到广泛应用。
本发明一种吸波印花糊料、柔性轻质复合吸波织物及其制备方法和应用的有益效果是，目前柔性轻质的复合吸波织物往往采用多次浸渍的方法，污染环境，操作步骤繁琐复杂，限制了复合吸波织制备环保化、产业化的发展。本发明通过采用丝网印刷的方式，将石墨烯、MXene和Fe3O4复合浆料刮涂于织物的表面，采用简单的一步法制备了集抗菌为一体的柔软轻质的石墨烯@MXene@Fe3O4复合吸波织物，其中，石墨烯提供介电损耗，MXene在交错的纤维上构建了导电网络，用以调节阻抗匹配，同时，引入磁性材料Fe3O4，目的是进一步改善阻抗匹配，增加磁损耗。此外，在以上三种材料之间、材料与织物之间存在丰富的界面，会产生界面极化，进一步增强吸波性能，使得GMF在1.5mm的超薄厚度下可以实现-47dB的最小反射损耗，不仅如此，本织物还具有抗菌、柔软、轻质的优异特性，更重要的是，柔软轻质的复合吸波织物在电磁屏蔽、雷达隐身和电磁脉冲防护等领域都具有巨大的应用潜力，GMF的制备过程相对于目前吸波织物大多数采用的浸渍法，更加绿色环保、操作简便，为柔性可穿戴复合吸波织物的绿色产业化生产提供了新的思路。
附图说明
图1为柔性轻质复合吸波织物的制备工艺流程图；
图2为织物的SEM图、EDS图XRD图、XPS图、FTIR图；
图3为复合吸波织物电磁参数图；
图4为复合吸波织物吸波性能图；
图5为吸波机理图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做详细说明。
一种吸波印花糊料，所述吸波印花糊料是由石墨烯浆料、MXene分散液、Fe3O4分散液和增稠剂共混后得到，其中石墨烯、MXene、Fe3O4、增稠剂的实际固含量所占比例分别为45-75％、3-8％、20％-45％、1-3％；所述石墨烯浆料包括100-200g石墨烯滤饼、200-300g二乙二醇丁醚，以及50-100g水性丙烯酸乳液或水性聚氨酯乳液，所述Fe3O4是由4-6g FeCl3·6H2O，1-3g FeCl2·4H2O，30-50mL水，15-20ml 0.08mol NaOH溶液经化学反应后得到的分散液，所述MXene溶液的浓度为1-10mg/mL。
柔性轻质复合吸波织物，是通过丝网印刷的权利要求1所述的印花糊料，涂覆在织物表面制备而成。
上述的柔性轻质复合吸波织物，其厚度为0.2-1.5mm。织物可随意折叠弯曲，克重在100-500g/cm2。
反射率峰值在12.3GHz处为-20--47dB，其有效吸收带宽在1-5GHz。其对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率均在99％以上。
实施例1
上述的柔性轻质复合吸波织物的制备方法，包括如下步骤：
(1)、制备石墨烯浆料：将100g饼状石墨烯与200g二乙二醇丁醚混合后，在2000r/min下机械搅拌1h后，加入50g水性丙烯酸乳液，500r/min下搅拌30min，制得石墨烯浆料；
(2)、制备Fe3O4分散液：4gFeCl3·6H2O和1gFeCl2·4H2O完全溶解于30mL水，在60℃和400r/min的机械搅拌下缓慢滴入15mL 0.08mol的NaOH溶液，直至溶液由褐色变为黑色，反应50min，洗涤数次直至中性，标定浓度；
(3)、制备复合织物：取10g步骤(1)制得的石墨烯浆料，加15mL浓度为2mg/mL的MXene和5mL浓度为20mg/mL的Fe3O4分散液，在400r/min下搅拌均匀，添加0.5g增稠剂，在500r/min下搅拌20min，得到印花糊料，将芳纶无纺布经过用真空等离子体处理机处理5min后，通过丝网印刷的方式将印花糊料，涂覆在织物表面，得到石墨烯/MXene/Fe3O4复合织物。
所述步骤(3)中，丝网印刷的工艺步骤为：车速15m/min,压力2.5pa，烘干温度110℃，浆粘度8000mPa·s，印花版网目100目，浆料循环宽度600mm。
实施例2
本实施例与实施例1相同部分不再赘述，其不同之处在于：上述的柔性轻质复合吸波织物的制备方法，包括如下步骤：
(1)、制备石墨烯浆料：将165g饼状石墨烯与295g二乙二醇丁醚混合后，在3500r/min下机械搅拌1.01h后，加入51g水性丙烯酸乳液，700r/min下搅拌31min，制得石墨烯浆料；
(2)、制备Fe3O4分散液：5.4gFeCl3·6H2O和2gFeCl2·4H2O完全溶解于31mL水，在79℃和450r/min的机械搅拌下缓慢滴入20mL 0.08mol的NaOH溶液，直至溶液由褐色变为黑色，反应51min，洗涤数次直至中性，标定浓度；
(3)、制备复合织物：取11g步骤(1)制得的石墨烯浆料，加16.5mL浓度为2-5mg/mL的MXene和14mL浓度为28mg/mL的Fe3O4分散液，在450r/min下搅拌均匀，添加0.51g增稠剂，在700r/min下搅拌30min，得到印花糊料，将芳纶无纺布经过用真空等离子体处理机处理5min后，通过丝网印刷的方式将印花糊料，涂覆在织物表面，得到石墨烯/MXene/Fe3O4复合织物。
所述步骤(3)中，丝网印刷的工艺步骤为：车速16m/min,压力3pa，烘干温度130℃，浆粘度9000mPa·s，印花版网目150目，浆料循环宽度700mm。
实施例3
本实施例与实施例1相同部分不再赘述，其不同之处在于：上述的柔性轻质复合吸波织物的制备方法，包括如下步骤：
(1)、制备石墨烯浆料：将200g饼状石墨烯与300g二乙二醇丁醚混合后，在4000r/min下机械搅拌1.5h后，加入100g水性丙烯酸乳液，1000r/min下搅拌60min，制得石墨烯浆料；
(2)、制备Fe3O4分散液：6gFeCl3·6H2O和3gFeCl2·4H2O完全溶解于50mL水，在80℃和500r/min的机械搅拌下缓慢滴入25mL 0.08mol的NaOH溶液，直至溶液由褐色变为黑色，反应60min，洗涤数次直至中性，标定浓度；
(3)、制备复合织物：取12g步骤(1)制得的石墨烯浆料，加20mL浓度为5mg/mL的MXene和15mL浓度为30mg/mL的Fe3O4分散液，在500r/min下搅拌均匀，添加1g增稠剂，在1000r/min下搅拌60min，得到印花糊料，将芳纶无纺布经过用真空等离子体处理机处理5min后，通过丝网印刷的方式将印花糊料，涂覆在织物表面，得到石墨烯/MXene/Fe3O4复合织物。
所述步骤(3)中，丝网印刷的工艺步骤为：车速25m/min,压力5pa，烘干温度180℃，浆粘度12000mPa·s，印花版网目200目，浆料循环宽度900mm。
实施例4
本实施例与实施例1相同部分不再赘述，其不同之处在于：所述石墨烯，MXene，Fe3O4和增稠剂比例分别为60％、5％和33％、2％时，效果最佳，吸波织物在12.3GHz处的最小反射损耗高达-47dB，有效吸收带宽在3GHz(9.4-12.4GHz)。
实施例5
本实施例与实施例1相同部分不再赘述，其不同之处在于：所述织物包括芳纶无纺布，由导电性的石墨烯和MXene负载后的芳纶纤维表面交织形成了导电网络，引起导电损耗，同时，在交变电场中，石墨烯和MXene的缺陷可以产生偶极子，从而诱导偶极子极化，此外，在石墨烯、MXene和Fe3O4之间存在丰富的界面，可以引起界面极化，进一步增强吸波性能，其次，磁性材料Fe3O4的引入进一步增加了磁损耗并改善了阻抗匹配，Fe3O4的磁损耗主要通过涡流损耗、自然共振和交换共振来对电磁波进行衰减，最后，电磁波入射到GMF织物的表面，在复合浆料与织物之间和交错排列的芳纶纤维内部将进行多次的反射和散射，除此之外，MXene的多层结构之间也可以产生多重反射效应，可以使复合织物对电磁波的损耗达到进一步增强。吸波织物的极限氧指数在28％以上，垂直燃烧续燃和阴燃时间均低于3s。
一般来说，优异的微波吸收性能往往需要介电损耗和磁损耗的协同作用来实现，单一的损耗机制可能会造成较差的阻抗匹配。本研究采用石墨烯提供介电损耗，MXene用于调节阻抗匹配，同时引入磁性Fe3O4进一步调节阻抗匹配，同时提供磁损耗，三者物理混合后负载于芳纶织物上，得到了柔性的高效微波吸收织物。为了研究复合吸波织物的微波吸收性能，将织物裁成大小为25mm*50mm的矩形，夹入X波段(8.2GHz-12.4GHz)的波导夹具中，采用矢量网络分析仪对其电磁参数进行评估。
图3(a-f)为G、GM、GMF三个样品在X波段的电磁参数。根据Maxwell的电磁场理论，复合吸波材料的吸波性能主要取决于复介电常数(εr＝ε′-jε″)和复磁导率(μr＝μ′-jμ″)，其中复介电常数的实部(ε′)和虚部(ε″)分别代表电能的储能和损耗，复磁导率的实部(μ′)和虚部(μ″)分别代表磁能的储能和损耗。同时，介电常数的正切值(tgδε＝ε″/ε)和磁导率的正切值(tgδμ＝μ″/μ′)用于表征材料对微波的损耗能力。由图3(a)可知，随着频率的增加，G样品的ε′有所下降，这是典型的频散现象。总体来看，随着MXene和Fe3O4的加入，样品的ε′呈现明显下降的趋势，这是由于引入MXene后，石墨烯和MXene二者电导率的差异，引起了极化损耗和导电损耗之间的竞争，导致了复合材料整体电导率的降低，所以，复合织物对电能的储存能力减弱。但是，这种减弱可以优化阻抗匹配，使电磁波更多的进入到材料的内部。同时，随着MXene和Fe3O4的加入，样品的ε″降低，根据自由电子理论，ε″的降低主要是由于电导率的降低引起引起的，即复合材料对电能的损耗能力的降低。此外，样品的ε′和ε″有一些微弱的谐振峰，主要是MXene上的缺陷引起了电荷的不对称分布，诱导偶极子极化产生的结果。进一步讨论样品的介电损耗特性。通常来讲，tgδε的值越大，说明材料的介电损耗性能越好，由图3(c)可知，样品的介电损耗性能G＞GM＞GMF，原因是引入MXene后，石墨烯产生的导电损耗与MXene产生的介电损耗相互竞争的结果，进一步引入了磁性材料Fe3O4会增加了材料负载的表面积，造成介电损耗能力的减弱。由图3(d-f)可知，三种织物的μ′、μ″和tgδμ表现出相似的趋势，同时，GMF的μ″和tgδμ明显高于G和GM，说明GMF具有较高的磁损耗。通常，磁损耗主要来自于铁磁共振、磁滞损耗、畴壁共振和涡流损耗，其中，磁滞损耗在微波场比较弱，可以忽略，此外，畴壁共振主要发生在MHz范围内，而不是GHz范围内，所以也不考虑，故样品的磁损耗主要来自于铁磁共振和涡流损耗。同时，磁损耗的机理可用公式C0＝μ″(μ′)-2f-1进行解释，如果C0是一条与频率的变化无关的平直线条，那么磁损耗将完全依靠涡流损耗实现，很显然，如图3(h)所示，GMF的C0会随着频率的变化而变化，说明其磁损耗机制不仅仅是涡流损耗，还包括自然共振和交换共振。
阻抗匹配(Z)和衰减常数(α)是讨论吸波性能最关键的两个参数。阻抗匹配的值决定了电磁波能否进入到材料内部，而不被反射，衰减常数的值决定了材料对电磁波的衰减性能的好坏。二者共同决定了材料吸波性能。分别通过如下两个公式进行计算得到：
其中Z是归一化阻抗，Zin是织物的输入阻抗，Z0是自由空间阻抗，h是普朗克常数，f是频率，d是材料的厚度，c是光速。通常，归一化阻抗Z的值越接近于1，说明材料的阻抗匹配性能越好，电磁波可以越多的进入到材料的内部而不被反射掉。由图3(i)可知，GMF的Z值最接近于1，G的Z值最远离1，证明了GMF的阻抗匹配性能最好，原因来自于MXene和Fe3O4二者可以有效的阻抗匹配，使电磁波更多的进入待材料内部。由图3(g)可知，三种织物的α值均随频率的增加而先增大后减小，但是G和GM的峰值出现在10.5GHz附近，而GMF的峰值出现在12.0GHz附近，这说明，磁性材料对引入对复合材料对电磁波吸收的频段范围有一定的影响。并且α的大小顺序为：G＞GMF＞GM，G具有较大的α值的原因是其具有较高的导电损耗，而GMF的α值比GM大的原因是因为其引入了磁损耗。
根据传输线理论，复合织物对电磁波的吸收性能可以用反射损耗(RL)来表示，RL的值通过如下公式进行计算得到：
通常来讲，在RL＜-10dB时，说明有90％的电磁波被吸收。由图4(a,d,g)可知，G在X波段不具备有效的吸波性能。随着MXene的引入，由图4(b)可知，GM在厚度为2mm时，在10.9GHz的最小反射损耗达到-33.9dB，有效吸收带宽(EAB)在3.5GHz(8.9-12.4GHz)图4(e,h)。随着Fe3O4的加入，织物的吸波性能有了进一步的提升，如图4(c)所示，在厚度仅为1.5mm时，GMF在12.3GHz处的最小反射损耗高达-47dB，由图4(f,i)可知，织物的有效吸收带宽在3GHz(9.4-12.4GHz)，同时厚度在2mm处，GMF织物在8.5GHz的最小反射损耗也达到了-23dB。综合来看，GMF无论是从织物的厚度上还是从最小反射损耗的数值上，其性能都远远大于G和GM织物。这可以解释为石墨烯和MXene提供的介电损耗和Fe3O4的磁损耗的协同作用和三者之间的丰富的界面所产生的界面极化的原因。
在上述讨论的基础上，GMF的吸波机理可能如图5所示。首先，介电损耗和导电损耗在电磁波衰减的过程中起到主要的作用。其中，由导电性的石墨烯和MXene负载后的芳纶纤维表面交织形成了导电网络，引起导电损耗。同时，在交变电场中，石墨烯和MXene的缺陷可以产生偶极子，从而诱导偶极子极化。此外，在石墨烯、MXene和Fe3O4之间存在丰富的界面，可以引起界面极化，进一步增强吸波性能。其次，磁性材料Fe3O4的引入进一步增加了磁损耗并改善了阻抗匹配。Fe3O4的磁损耗主要通过涡流损耗、自然共振和交换共振来对电磁波进行衰减。最后，电磁波入射到GMF织物的表面，在复合浆料与织物之间和交错排列的芳纶纤维内部将进行多次的反射和散射，除此之外，MXene的多层结构之间也可以产生多重反射效应，可以使复合织物对电磁波的损耗达到进一步增强。综上所述，GMF织物优异的吸波性能来源于石墨烯、MXene和Fe3O4三种材料优异的阻抗匹配和不同损耗机制的协同作用。
柔性轻质复合吸波织物的应用，在电磁屏蔽、雷达隐身和电磁脉冲防护材料中，以及在服装、帐篷，篷盖布、伪装网得到广泛应用。
当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也并不局限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种吸波印花糊料，其特征在于：所述吸波印花糊料是由石墨烯浆料、MXene分散液、Fe3O4分散液和增稠剂共混后得到，其中石墨烯、MXene、Fe3O4、增稠剂的实际固含量所占比例分别为45-75％、3-8％、20％-45％、1-3％；所述石墨烯浆料包括100-200g石墨烯滤饼、200-300g二乙二醇丁醚，以及50-100g水性丙烯酸乳液或水性聚氨酯乳液，所述Fe3O4是由4-6g FeCl3·6H2O，1-3g FeCl2·4H2O，30-50mL水，15-20ml 0.08mol NaOH溶液经化学反应后得到的分散液，所述MXene溶液的浓度为1-10mg/mL。
2.柔性轻质复合吸波织物，其特征在于，是通过丝网印刷的权利要求1所述的印花糊料，涂覆在织物表面制备而成。
3.根据权利要求2所述的柔性轻质复合吸波织物，其特征是，其厚度为0.2-1.5mm。
4.根据权利要求3所述的柔性轻质复合吸波织物，其特征是，反射率峰值在12.3GHz处为-20--47dB，其有效吸收带宽在1-5GHz。
5.根据权利要求4所述的柔性轻质复合吸波织物，其特征是，其对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率均在99％以上。
6.根据权利要求5所述的柔性轻质复合吸波织物，其特征是，所述织物包括芳纶无纺布，由导电性的石墨烯和MXene负载后的芳纶纤维表面交织形成了导电网络，引起导电损耗，同时，在交变电场中，石墨烯和MXene的缺陷可以产生偶极子，从而诱导偶极子极化，此外，在石墨烯、MXene和Fe3O4之间存在丰富的界面，可以引起界面极化，进一步增强吸波性能，其次，磁性材料Fe3O4的引入进一步增加了磁损耗并改善了阻抗匹配，Fe3O4的磁损耗主要通过涡流损耗、自然共振和交换共振来对电磁波进行衰减，最后，电磁波入射到GMF织物的表面，在复合浆料与织物之间和交错排列的芳纶纤维内部将进行多次的反射和散射，除此之外，MXene的多层结构之间也可以产生多重反射效应，可以使复合织物对电磁波的损耗达到进一步增强，吸波织物的极限氧指数在28％以上，垂直燃烧续燃和阴燃时间均低于3s。
7.根据权利要求6所述的柔性轻质复合吸波织物，其特征是，织物可随意折叠弯曲，克重在100-500g/cm2。
8.一种根据权利要求2-7任一项所述的柔性轻质复合吸波织物的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)、制备石墨烯浆料：将100-200g饼状石墨烯与200-300g二乙二醇丁醚混合后，在2000-4000r/min下机械搅拌1-1.5h后，加入50-100g水性丙烯酸乳液，500-1000r/min下搅拌30-60min，制得石墨烯浆料；
(2)、制备Fe3O4分散液：4-6gFeCl3·6H2O和1-3gFeCl2·4H2O完全溶解于30-50mL水，在60-80℃和400-500r/min的机械搅拌下缓慢滴入15-25mL 0.08mol的NaOH溶液，直至溶液由褐色变为黑色，反应50-60min，洗涤数次直至中性，标定浓度；
(3)、制备复合织物：取10-12g步骤(1)制得的石墨烯浆料，加15-20mL浓度为2-5mg/mL的MXene和5-15mL浓度为20-30mg/mL的Fe3O4分散液，在400-500r/min下搅拌均匀，添加0.5-1g增稠剂，在500-1000r/min下搅拌20-60min，得到印花糊料，将织物经过用真空等离子体处理机处理5min后，通过丝网印刷的方式将印花糊料，涂覆在织物表面，得到石墨烯/MXene/Fe3O4复合织物。
9.根据权利要求8所述的柔性轻质复合吸波织物的制备方法，其特征是，所述步骤(3)中，丝网印刷的工艺步骤为：车速15-25m/min,压力2.5-5pa，烘干温度110-180℃，浆粘度8000-12000mPa·s，印花版网目100-200目，浆料循环宽度600-900mm。
10.柔性轻质复合吸波织物的应用，其特征在于：在电磁屏蔽、雷达隐身和电磁脉冲防护材料中，以及在服装、帐篷，篷盖布、伪装网得到广泛应用。
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