六方氮化硼納米片晶體具有類似石墨層的結(jié)構(gòu),化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、熱膨脹系數(shù)低,是高溫下性能良好的高導(dǎo)熱絕緣材料,因而受到廣泛關(guān)注,但其制備方法一直是研究的難點(diǎn)。目前,制備六方氮化硼納米片的主要方法有機(jī)械剝離法、合成法和化學(xué)剝離法。
機(jī)械剝離法是制備六方氮化硼納米片的一種常規(guī)方法,也是最早用來(lái)制備氮化硼原子晶體的方法。它是利用物理作用對(duì)氮化硼晶體施加機(jī)械力將其層層剝離,這種方法主要包括球磨法、膠帶剝離法、流體剝離法和等離子體刻蝕法。
球磨法
機(jī)械球磨法利用的是硬球與氮化硼之間的相互作用,在球磨的過(guò)程中,塊體氮化硼因受到剪切力和沖擊力的綜合作用而剝離。其中,剪切力作用會(huì)使氮化硼的截面尺寸變小,沖擊力作用會(huì)使氮化硼的平面尺寸減小。球磨過(guò)程中產(chǎn)生的高能量也為氮化硼的剝離提供了能源,隨著球磨時(shí)間的延長(zhǎng),氮化硼的三維尺寸逐漸減小,直至形成六方氮化硼納米片。
膠帶剝離法
膠帶剝離法最初是用來(lái)剝離石墨、制備石墨烯材料的,用來(lái)制備單層或少層的六方氮化硼納米片的效果并不理想,因?yàn)榈鸾Y(jié)構(gòu)之間和石墨結(jié)構(gòu)之間的作用力不同,層內(nèi)存在較強(qiáng)的離子鍵,導(dǎo)致層間的范德華力相對(duì)強(qiáng)一些,因此大大增加了剝離的難度。盡管膠帶剝離法操作簡(jiǎn)單、樣品結(jié)晶度高,但其產(chǎn)量低,不易于工業(yè)化生產(chǎn)。
流體剝離法
流體剝離法是利用流體高速流動(dòng)時(shí)的剪切力推動(dòng)氮化硼片層移動(dòng),使氮化硼得到有效剝離。Yurdakul等人將氮化硼粉末分散在鄰苯二甲酸二甲酯和氯仿的混合溶劑中,在207MPa的高壓下將混合溶液壓入微流體容器中,得到約8~12nm厚的六方氮化硼納米片,剝離效率達(dá)到45%,具有非常好的工業(yè)生產(chǎn)價(jià)值。
等離子體刻蝕法
等離子體刻蝕法是利用氮?dú)夂脱鯕獾牡入x子體具有的高能量,打開(kāi)氮化硼層狀材料或氮化硼納米管材料制備六方氮化硼納米片的技術(shù)。雖然等離子體刻蝕法制備六方氮化硼納米片的成功率相對(duì)提高,但實(shí)驗(yàn)操作比較復(fù)雜,對(duì)設(shè)備要求非常高,同樣不利于大規(guī)模的生產(chǎn)。
由于結(jié)構(gòu)上的相似和優(yōu)秀的性能,六方氮化硼被稱為“白色石墨烯”,其具備機(jī)械強(qiáng)度高、吸附性能好、熱穩(wěn)定性好、導(dǎo)熱系數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí),六方氮化硼還擁有卓越的抗氧化性、良好的潤(rùn)滑性能、寬能隙帶和電絕緣性,因此,它的應(yīng)用前景不可限量。但盡管六方氮化硼納米片的制備方法很多,卻都存在一定的局限性,這也限制了其大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。
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