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Bornitrid-Nanoblätter

Aug 21, 2019

Aufgrund des Aufstiegs von Graphen wurde den hervorragenden Eigenschaften von zweidimensionalen Schicht-Nanomaterialien (2D-Nanomaterialien) immer mehr Beachtung geschenkt. Die Reduzierung der Anzahl der Schichten zweidimensionaler Nanomaterialien kann zu einer einzigartigeren Struktur und Eigenschaften wie Bornitrid führen. Einschichtiges h-BN kann fast die sechsfache Wärmeleitfähigkeit von h-BN-Pulver aufweisen. Da "Wärmeleitung" eine der besten Spezialeffekte von Bornitrid selbst ist, ist es, um seinen Anwendungsbereich weiter zu erweitern, ein heißes Thema im Materialbereich geworden, ultradünne Bornitrid-Nanoblätter in großen Mengen herzustellen.

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Gegenwärtig können die Verfahren zur Herstellung zweidimensionaler Nanoblätter grob in zwei Kategorien unterteilt werden: "Bottom-up" -Verfahren und "Top-down" -Verfahren. Ersteres beinhaltet chemische Gasphasenabscheidung (CVD) und Epitaxiewachstum. Sie können hochwertige zweidimensionale Nanomaterialien herstellen. Die Wachstumsumgebung von zweidimensionalen Materialien ist jedoch sehr hoch (hohe Temperatur und hoher Druck) und die Größe der erhaltenen Nanoblätter ist durch die Größe des Substrats begrenzt. Darüber hinaus wird die Qualität von Nanoblättern auch durch den Transfer vom Substrat beeinflusst. Schwerwiegender Leistungsverlust. Daher ist das "Top-Down" -Verfahren, nämlich das Strippverfahren, zu einem der Hauptsyntheseverfahren für Bornitrid-Nanoblätter geworden.

Das Top-Down-Verfahren umfasst ein mikromechanisches Schälverfahren und ein Flüssigphasen-Schälverfahren. Im Einzelnen wie folgt:

  1. Mechanische Abisoliermethode

    Das mechanische Schälen ist das erste erfolgreiche Verfahren zur Herstellung einschichtiger zweidimensionaler Materialien und auch das erste Verfahren zum Schälen von Graphen. Pacile et al. erste einschichtige BN-Nanoblätter hergestellt. Sie hafteten geschichtetes Bornitrid an SiO 2 -Substraten an und lösten sich dann allmählich zu mehreren Atomschichtdickenfragmenten ab. Dieses Verfahren ist nicht so effektiv wie das Entfernen von Graphen, da die Bor-Stickstoff-Bindung die Eigenschaften einer Ionenbindung aufweist, wodurch die Van-der-Waals-Kraft zwischen natürlichen Bornitridschichten größer ist als die von Graphit.

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Das traditionelle Kugelmahlverfahren ist auf dem Gebiet der Herstellung von Bornitrid-Nanoblättern sehr vielversprechend. Li et al. berichteten über eine milde Nasskugelmahlmethode. Die nach diesem Verfahren hergestellten Nanoblätter haben eine gute Kristallinität, nur wenige Atomlagen in der Dicke und eine geringfügig verringerte Größe. Außerdem stellten sie fest, dass Benzylbenzoat als Schmiermittel wirksamer ist als Wasser, Ethanol und Dodecan.

2. Flüssigphasen-Strippverfahren

Als ein wichtiger Zweig der "Top-Down" -Methode wurde die Flüssigphasen-Strippmethode in den letzten Jahren eingehend untersucht. Es bezieht sich auf eine Art Verfahren, bei dem Flüssigkeit als Medium verwendet wird, um zweidimensionale Materialien direkt in zweidimensionale Material-Nanoblätter zu streifen. Der Strippprozess erfordert keine chemische Redoxreaktion.

Gegenwärtig hat das Abstreifen der flüssigen Phase hauptsächlich die folgenden Möglichkeiten:

A-Ionen-Zwischenschicht: In einer Flüssigphasenumgebung treten Ionen in die Zwischenschicht von Schüttgütern ein, verringern die Van-der-Waals-Kraft zwischen den Schichten und werden dann Ultraschall-, Erwärmungs- oder Scherkräften ausgesetzt, um die Schichten zu trennen.

B-Ionenaustausch: Einige Schichtverbindungen enthalten Beispiele zum Ausgleich der Oberflächenladungsschicht. In einer Lösungsumgebung können diese Beispiele durch andere Ionen ersetzt und dann delaminiert werden.

C-ultraschallunterstütztes Peeling: Schichtkristalle werden in Lösungsmitteln ultraschallunterstützt und bilden durch Glas nanolamellare Strukturen. Gute Lösungsmittel mit geeigneter Oberflächenenergie können die exfolierten Nanoblätter gegen Aggregation beständig machen und stabil existieren, während schlechte Lösungsmittel die exfolierten Nanoblätter gegen Aggregation beständig machen und stabil existieren können.

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Das h-BN-Pulver wurde in Dimethylformamid gegeben, 10 Stunden durch Ultraschall dispergiert und dann durch Zentrifugation entfernt. Das BN-Nanoblatt hatte einen Durchmesser von einigen Mikrometern und eine Dicke von nur drei Atomlagen. Verglichen mit dem mechanischen Schälverfahren ist das Flüssigphasenschälverfahren besser für die Herstellung in großem Maßstab geeignet.

Der größte Vorteil von Bornitrid-Nanoblechen besteht darin, dass sie eine höhere Wärmeleitfähigkeit entlang der Richtung in der Ebene sowie ein ultrahohes Durchmesser-Dicke-Verhältnis und eine elektrische Isolierung aufweisen. Gegenwärtig konzentriert sich die Anwendung von Bornitrid-Nanoblechen hauptsächlich auf das Füllen von modifizierten Polymermaterialien.