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寧波材料所發明了一種高效率制備“白色石墨烯”的方法

2017-03-24 11:24:07 作者：本網整理來源：中國科學院寧波材料技術與工程研究所分享至：

六方氮化硼納米片，也稱“白色石墨烯”。由于結構相似，石墨烯和氮化硼納米片具有類似性能，如優異的機械和熱性能，尤其是導熱性能。雖然石墨烯在導熱應用方面已開展了廣泛研究，但因其導電性限制了石墨烯在絕緣領域的應用。相比之下，氮化硼納米片具有良好的電絕緣性，因此特別適用于導熱絕緣領域中的散熱材料。

雖然氮化硼納米片有諸多優異性能，但迄今為止，其研究和應用卻遠不如石墨烯，這主要是由于缺乏高效、低成本制備氮化硼納米片技術。由于氮化硼層與層之間的作用力遠比石墨烯之間的作用力強，因此通過液相剝離六方氮化硼粉體制備納米片更具挑戰性。到目前為止，雖然已有球磨、插層和化學剝離等制備氮化硼納米片方法，但仍存在能耗較大、制程時間較長、產率較低、以及需要使用昂貴或毒性化學試劑等不足之處。

基于上述原因，中科院寧波材料所表面事業部功能碳素材料團隊發明了一種利用熔融堿和超聲相結合剝離制備六方氮化硼納米片的方法，這種氮化硼納米片剝離方法不僅工藝簡單、使用原料廉價易得、對設備要求低、且便于大規模生產，可大大降低成本。產物為平均厚度約3納米的氮化硼納米片，產率能達到19 %，通過抽濾方法使氮化硼納米片形成逐層堆疊的緊密結構，得到的氮化硼納米片超薄導熱膜，其面內熱導率能達到58.3 W/m·K，為氮化硼納米片在散熱與熱管理應用方面奠定了基礎。

目前，相關工作已發表在二維材料領域權威期刊（2D Materials, 2017, 4, 025047）和申請了國家發明專利（201710128745.X）。該研究工作獲得國家“青年千人計劃”和中科院“百人計劃”、國家自然科學基金（51573201）、浙江省公益技術應用研究計劃（2016C31026）以及3315創新團隊項目的資助。

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氮化硼納米片的產率、產物照片與剝離過程示意圖