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埃尔派知识课堂:六方氮化硼纳米片都有哪些机械制备方法

埃尔派知识课堂:六方氮化硼纳米片都有哪些机械制备方法
2020-12-18
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作者:埃尔派
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六方氮化硼纳米片晶体具有类似石墨层的结构,化学性质稳定、热膨胀系数低,是高温下性能良好的高导热绝缘材料,因而受到广泛关注,但其制备方法一直是研究的难点。目前,制备六方氮化硼纳米片的主要方法有机械剥离法、合成法和化学剥离法。...

六方氮化硼纳米片晶体具有类似石墨层的结构,化学性质稳定、热膨胀系数低,是高温下性能良好的高导热绝缘材料,因而受到广泛关注,但其制备方法一直是研究的难点。目前,制备六方氮化硼纳米片的主要方法有机械剥离法、合成法和化学剥离法。

机械剥离法是制备六方氮化硼纳米片的一种常规方法,也是最早用来制备氮化硼原子晶体的方法。它是利用物理作用对氮化硼晶体施加机械力将其层层剥离,这种方法主要包括球磨法、胶带剥离法、流体剥离法和等离子体刻蚀法。

球磨法

机械球磨法利用的是硬球与氮化硼之间的相互作用,在球磨的过程中,块体氮化硼因受到剪切力和冲击力的综合作用而剥离。其中,剪切力作用会使氮化硼的截面尺寸变小,冲击力作用会使氮化硼的平面尺寸减小。球磨过程中产生的高能量也为氮化硼的剥离提供了能源,随着球磨时间的延长,氮化硼的三维尺寸逐渐减小,直至形成六方氮化硼纳米片。

胶带剥离法

胶带剥离法最初是用来剥离石墨、制备石墨烯材料的,用来制备单层或少层的六方氮化硼纳米片的效果并不理想,因为氮化硼结构之间和石墨结构之间的作用力不同,层内存在较强的离子键,导致层间的范德华力相对强一些,因此大大增加了剥离的难度。尽管胶带剥离法操作简单、样品结晶度高,但其产量低,不易于工业化生产。

流体剥离法

流体剥离法是利用流体高速流动时的剪切力推动氮化硼片层移动,使氮化硼得到有效剥离。Yurdakul等人将氮化硼粉末分散在邻苯二甲酸二甲酯和氯仿的混合溶剂中,在207MPa的高压下将混合溶液压入微流体容器中,得到约8~12nm厚的六方氮化硼纳米片,剥离效率达到45%,具有非常好的工业生产价值。

等离子体刻蚀法

等离子体刻蚀法是利用氮气和氧气的等离子体具有的高能量,打开氮化硼层状材料或氮化硼纳米管材料制备六方氮化硼纳米片的技术。虽然等离子体刻蚀法制备六方氮化硼纳米片的成功率相对提高,但实验操作比较复杂,对设备要求非常高,同样不利于大规模的生产。

由于结构上的相似和优秀的性能,六方氮化硼被称为“白色石墨烯”,其具备机械强度高、吸附性能好、热稳定性好、导热系数高等优点。同时,六方氮化硼还拥有卓越的抗氧化性、良好的润滑性能、宽能隙带和电绝缘性,因此,它的应用前景不可限量。但尽管六方氮化硼纳米片的制备方法很多,却都存在一定的局限性,这也限制了其大规模生产应用。

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