【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于疏水材料，尤其涉及一種超疏水材料及其制備方法和應用。
技術介紹
1、近年來，人們對自然界中水接觸角＞150°，滾動角＜10°的超疏水現象表現出了濃厚的興趣，已經在超疏水領域取得了巨大的進展，設計出了多種超疏水表面的制備方法，如靜電紡絲法、噴涂法、浸漬法、自組裝法等，這些仿生超疏水材料也已經應用到了自清潔、防腐、抗菌等相關領域。
2、然而，超疏水材料的應用面臨多重挑戰。其持久性受到自然環境中復雜因素的影響，導致性能難以長時間穩定，進而影響了其在實際應用中的防冰效果。同時，超疏水材料的制備工藝復雜且成本高昂，限制了其大規模生產和應用。此外，盡管現有超疏水涂層在防冰方面取得了一定成效，但在極端氣候條件下，其性能仍顯不足，特別是在低溫和高濕度環境下。因此，如何提升超疏水材料的持久性、簡化制備工藝、降低成本并增強其疏水性能，成為了當前亟待解決的問題。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是為了解決在低溫和高濕度環境下疏水材料不具有持久性和穩定性，以及疏水性能不佳的問題，提供了一種超疏水材料及其制備方法和應用。
2、本專利技術中的mxene@mof復合材料，通過精細調控其微納結構和化學組成，有效克服了傳統疏水材料在低溫和高濕度環境下性能退化的缺陷。復合材料的復雜微納結構不僅增強了表面粗糙度，還促進了空氣層的穩定存在，從而確保了即使在極端條件下也能保持持久的超疏水性能。同時，mxene與mof的協同作用賦予了材料卓越的化學穩定性，能夠抵抗水分子和其他腐蝕性物質
3、復合材料中的mxene成分以其高強度和高韌性為基體提供了良好的力學支撐，而mof的骨架結構則進一步增強了材料的整體力學性能。這使得涂層在固化后不僅具有良好的抗磨損、抗沖擊性能，還能在復雜環境中保持結構完整。。
4、本專利技術所提供的mxene@mof超疏水材料及其制備方法，通過優化材料的微納結構、化學組成及制備工藝，成功解決了低溫和高濕度環境下疏水材料的持久性、穩定性及性能不佳的問題。該復合材料在超疏水涂層及耐腐蝕材料等多個領域展現出廣泛的應用前景和重要的實際價值。
5、第一方面，一種超疏水材料，采用如下技術方案：
6、一種超疏水材料，所述超疏水材料包括基底材料和分散在所述基底材料中的mxene@mof復合材料；所述mxene@mof復合材料包括mxene材料和mof；所述mxene@mof復合材料和所述基底材料的質量比為1:15～1:25；所述mxene@mof復合材料中，所述mxene材料與所述mof的質量比為1:1.0～1:1.5；
7、所述mxene材料為max相材料選擇性刻蝕去除a層元素制得；其中m相為ti，a相為al，x相為c，所述mxene材料具體為ti3c2tx；
8、所述mof為zr基金屬有機框架，所述mof具體為zif-8。
9、mxene材料的二維層狀結構和mof溶液中的金屬有機框架的多孔結構相結合，形成了具有微米級別粗糙度的表面，能夠減少水滴與材料表面之間的接觸面積，降低了潤濕性，實現超疏水性能。
10、mof溶液中金屬有機框架材料通常具有較低的表面能，結合mxene材料的獨特結構，使得復合材料表面能進一步降低，使水滴在材料表面形成球形，從而增強超疏水效果。
11、mxene材料和mof溶液中的金屬有機框架復合具有協同作用，mxene材料提供了高導電性和機械強度，而mof提供了多孔性和高比表面積，使得復合材料不僅具有良好的超疏水性能，還具有高強度和耐久性。
12、mxene材料具有高導電性、高強度和優良的化學穩定性，而mof材料具有多孔結構和高比表面積，復合材料不僅具有良好的超疏水性能，還保留了優異的機械性能和化學穩定性。
13、這種超疏水材料可以用于自清潔、防腐蝕、防冰等多種應用場景，特別適用于需要超疏水性能和高耐久性的環境，如戶外設備、航空航天材料等。
14、基底材料的相對高含量可以有效分散mxene@mof復合材料，防止材料在溶液中團聚，確保了涂層的均勻性和穩定性，實現優異的超疏水性能。適當的質量比可以確保復合材料在基底材料中的適當濃度，使得在噴涂或涂覆過程中形成均勻的膜層。質量比的調節可以影響溶液的黏度，從而影響涂布性能，適當的黏度有助于控制涂層的厚度和形態，確保在不同基材表面上形成均勻的超疏水涂層。合理的質量比有助于改善涂層與基材之間的附著力，較高的溶劑含量可以提高涂層的柔韌性和附著力，從而增強涂層的耐久性和使用壽命。
15、mxene和mof材料在質量比為1:1.0～1:1.5范圍內能夠充分結合，各自的優點得以最大化。mxene材料的二維層狀結構和高導電性結合mof的多孔性和高比表面積，形成具有高度協同效應的復合材料。適當的質量比確保復合材料具有最佳的表面粗糙度和低表面能，mof的多孔結構提供了粗糙度，mxene的層狀結構和表面修飾進一步降低了表面能，增強了超疏水性。適當的質量比確保mof的多孔結構和mxene的高導電性、高強度得到充分結合，使材料在具備超疏水性能的同時，具有良好的機械強度和耐久性，適用于各種應用場景。
16、max相材料具有層狀結構，其中a層元素嵌入在ti-c或ti-c-n層之間。通過化學刻蝕，可以選擇性地去除a層元素，留下二維層狀的mxene結構。通過去除a層元素，mxene材料保留了二維層狀結構，這種結構賦予材料高導電性和高比表面積，有助于提升材料的性能。通過選擇合適的max相材料，可以確保所制備的mxene材料具有高純度和良好的穩定性。在刻蝕過程中能夠形成穩定的mxene結構，具有優異的物理和化學性能。
17、進一步地，所述mxene@mof復合材料的粒徑為2μm-10μm。
18、粒徑為2μm-10μm的mxene@mof復合材料在涂層形成過程中可以提供足夠的表面粗糙度，適中的粒徑有助于在微觀和微米尺度上形成多級粗糙結構，從而顯著提高材料的超疏水性。
19、粒徑在2μm-10μm范圍內的mxene@mof復合材料具有較大的比表面積，提供更多的活性位點和表面區域，從而增強材料的超疏水性能和其他功能特性。粒徑范圍適中的mxene@mof復合材料在基底材料中能夠較好地分散，避免團聚現象，從而保證了涂層的均勻性和穩定性。
20、進一步地，所述mxene材料的粒徑為1μm-5μm。
21、mxene材料的粒徑控制在1μm-5μm范圍內，可以形成具有微米級別的粗糙表面，能夠顯著減少水滴與材料表面之間的接觸面積，從而降低潤濕性。粒徑較小的mxene材料具有較大的比表面積，有利于提高復合材料的表面活性和反應位點數量，從而增強材料的超疏水性能和其他功能特性。在1μm-5μm范圍內的粒徑確保了mxene材料在復合過程中能夠均勻分散于mof溶液中，形成穩定的復合結構。
22、進一步地，所述基底材料包括二甲基亞砜、n-甲基吡咯本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種超疏水材料，其特征在于，所述超疏水材料包括基底材料和分散在所述基底材料中的MXene@MOF復合材料；所述MXene@MOF復合材料包括MXene材料和MOF；所述MXene@MOF復合材料和所述基底材料的質量比為1:15～1:25；所述MXene@MOF復合材料中，所述MXene材料與所述MOF的質量比為1:1.0～1:1.5；
2.根據權利要求1所述一種超疏水材料，其特征在于，所述MXene@MOF復合材料的粒徑為2μm-10μm。
3.根據權利要求1所述一種超疏水材料，其特征在于，所述MXene材料的粒徑為1μm-5μm。
4.根據權利要求1所述一種超疏水材料，其特征在于，所述基底材料包括二甲基亞砜、N-甲基吡咯烷酮、乙二醇二甲醚中的一種或多種。
5.一種如權利要求1-4任一項所述超疏水材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
6.根據權利要求5所述一種超疏水材料的制備方法，其特征在于，所述高溫反應的反應溫度為110℃～140℃，反應時間為12h～18h。
7.根據權利要求5所述一種超疏水材料
8.根據權利要求5所述一種超疏水材料的制備方法，其特征在于，所述MXene材料的原料以重量份計，包括Ti?0.7～0.8份、Al4C3?0.2～0.3份、濃鹽酸1～2份、LiF?1～3份和去離子水20～40份；
9.根據權利要求5所述一種超疏水材料的制備方法，其特征在于，所述MOF溶液原料以重量份計，包括濃鹽酸1～2份、DFM?80～90份、ZrCl4?2～3份、苯二甲酸3～4份；
10.一種如權利要求1-4任一項所述超疏水材料的應用，其特征在于，所述超疏水材料應用于基材表面超疏水涂層。
...【技術特征摘要】
1.一種超疏水材料，其特征在于，所述超疏水材料包括基底材料和分散在所述基底材料中的mxene@mof復合材料；所述mxene@mof復合材料包括mxene材料和mof；所述mxene@mof復合材料和所述基底材料的質量比為1:15～1:25；所述mxene@mof復合材料中，所述mxene材料與所述mof的質量比為1:1.0～1:1.5；
2.根據權利要求1所述一種超疏水材料，其特征在于，所述mxene@mof復合材料的粒徑為2μm-10μm。
3.根據權利要求1所述一種超疏水材料，其特征在于，所述mxene材料的粒徑為1μm-5μm。
4.根據權利要求1所述一種超疏水材料，其特征在于，所述基底材料包括二甲基亞砜、n-甲基吡咯烷酮、乙二醇二甲醚中的一種或多種。
5.一種如權利要求1-4任一項所述超疏水材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
【專利技術屬性】
技術研發人員：曹占國，彭晶，孫建文，馬顯龍，郭晨鋆，龔澤威一，段雨廷，馬御棠，饒桐，聶永杰，李昊，
申請(專利權)人：云南電網有限責任公司電力科學研究院，
類型：發明
國別省市：
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