面对电子对抗技术的不断发展,为提高军事战力的可控性,吸波材料的研究探索至关重要。传统铁氧体、导电高聚物等吸波材料依然存在材料密度大,有效吸收频带窄等问题,难以满足实际使用环境要求。本文以满足吸波材料“薄、轻、宽、强”的四点要求为目标,制备了具有优良电学性能的新型二维纳米材料Ti₃C₂T_x MXene,采用定向冷冻铸造法实现二维纳米片定向排布组装,制备了Ti₃C₂T_x MXene三维定向海绵及MXene/r GO定向复合海绵,研究了定向海绵的各向异性电磁波吸收效果,并探索了其在吸波领域的应用前景。本文首先采用一种改进的Li F-HCl反应体系,对MAX三相陶瓷前驱体Ti3Al C2进行刻蚀与插层处理,得到单层Ti₃C₂T_x MXene的分散液,将分散液冷冻干燥,得到Ti₃C₂T_x MXene纳米片粉末。制备得到的单层Ti₃C₂T_x MXene宽度达到5μm,与原始Li F-HCl体系相比尺寸更大,更适合三维组装体的构建;Ti₃C₂T_x MXene纳米片具有良好的电磁波吸收性能,2 mm厚度样品在13.46 GHz处达到最大吸收强度-14.89 d B,有效带宽为3.10 GHz,说明Ti₃C₂T_x MXene在吸波领域内存在优秀的潜能。为解决Ti₃C₂T_x MXene纳米片在范德华力作用下产生的团聚问题,将单层Ti₃C₂T_x MXene的分散液定向冷冻铸造,得到具有三维定向结构的Ti₃C₂T_x MXene海绵,实现了微观组织调控。Ti₃C₂T_x MXene海绵具有良好的电磁波吸收性能,垂直定向结构方向5 mm厚度样品在2.26 GHz处达到最大吸收强度-19.18 d B,4mm厚度样品具有最大有效带宽0.38 GHz;平行定向结构方向2 mm厚度样品在17.19 GHz处达到最大吸收强度-15.89 d B,并具有最大有效带宽3.89 GHz。为了解决纯Ti₃C₂T_x MXene海绵中纳米片间结合力弱,海绵成型性差的问题,并进一步优化吸波效果,本文在上述工作基础上,引入凝胶能力强的氧化石墨烯与MXene复合,通过定向冷冻铸造和水合肼化学还原,结合石墨烯优异的电学性能,最终得到吸波效果优秀的MXene/r GO复合海绵。MXene与氧化石墨烯质量比为1:1还原后得到的复合海绵具有比较好的吸波性能,海绵在垂直定向结构方向5 mm样品在4.39 GHz处最大吸收强度达到-26.79 d B,2 mm样品具有最大有效吸收频带宽度4.46 GHz;平行定向结构方向4 mm样品在8.62 GHz处最大吸收强度达到-26.03 d B,3 mm样品具有最大有效吸收频带8.34 GHz。