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h-BN的8大應(yīng)用：陶瓷/導(dǎo)熱/潤滑/儲氫/防腐/催化/吸附/藥物載體

信息來源：本站 | 發(fā)布日期： 2023-11-21 08:26:46 | 瀏覽量：238292

摘要：

六方氮化硼(h-BN)也被稱為“白色石墨烯”，是一種具有類石墨烯結(jié)構(gòu)的層狀晶體。h-BN具有良好的熱性能和電性能、優(yōu)良的耐高溫和耐腐蝕性能、良好的力學(xué)性能和化學(xué)性能，在高溫狀態(tài)下又是優(yōu)良的絕緣體，并且機(jī)械加工性能好，具有很大的發(fā)展?jié)摿?，在?dǎo)熱、冶金、潤滑、絕緣、…

六方氮化硼(h-BN)也被稱為“白色石墨烯”，是一種具有類石墨烯結(jié)構(gòu)的層狀晶體。h-BN具有良好的熱性能和電性能、優(yōu)良的耐高溫和耐腐蝕性能、良好的力學(xué)性能和化學(xué)性能，在高溫狀態(tài)下又是優(yōu)良的絕緣體，并且機(jī)械加工性能好，具有很大的發(fā)展?jié)摿?，在?dǎo)熱、冶金、潤滑、絕緣、儲氫、電子工業(yè)、高溫抗氧化涂層、航空航天等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。

導(dǎo)熱填充材料



h-BN還具有超高的熱導(dǎo)率，其中六方氮化硼納米片(BNNS)的理論計算熱導(dǎo)率高達(dá)1700～2000W·m-1·K-1。更重要的是，h-BN具有優(yōu)良的絕緣性能，其禁帶寬度為5.2eV、擊穿強(qiáng)度高達(dá)35kV/mm，這使得h-BN可在對絕緣和散熱均有要求的工況下使用，這一點是石墨烯無法比擬的。正是因為擁有上述優(yōu)異的性質(zhì)，h-BN是一種極具應(yīng)用價值和前景的導(dǎo)熱填料。

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尤其是隨著科技的發(fā)展電子產(chǎn)品小型化、集成化程度越來越高，性能的提高難免導(dǎo)致散熱方面產(chǎn)生問題，會影響產(chǎn)品的工作效率以及使用壽命，從而制約了微電子集成技術(shù)的發(fā)展。h-BN具有高絕緣性和高熱導(dǎo)率是一種具有極大潛力的導(dǎo)熱填料，近年來，研究學(xué)者們通過共混、表面修飾、雜化效應(yīng)及3D結(jié)構(gòu)構(gòu)筑等方法來進(jìn)一步提高h(yuǎn)-BN基導(dǎo)熱復(fù)合材料的熱導(dǎo)率，使它能夠更好的被應(yīng)用在電子元器件上。


潤滑添加劑



h-BN硬度適中，比常用的固體潤滑劑二硫化鋁和石墨要高，但比金剛石低，承載能力也較好，h-BN球形納米顆?？鼓バ院茫褂脡勖L，且具有一定的化學(xué)惰性和穩(wěn)定性，其作為潤滑油添加劑具有一系列的優(yōu)異特征。由于具有高溫穩(wěn)定性及很低的摩擦系數(shù)，h-BN材料作為高溫固體潤滑劑與普通潤滑劑相比具備更好的耐高溫特性與抗負(fù)荷能力，即使在腐蝕條件下依然穩(wěn)定性較高。

另外，h-BN作為一種無毒白色材料，對環(huán)境也無污染，有可能成為一種綠色潤滑添加劑。


陶瓷材料



h-BN陶瓷材料因其極高的熱導(dǎo)率、極低的熱膨脹系數(shù)及良好的電絕緣性能，且與大多數(shù)金屬不浸潤等，在作為特種陶瓷材料方面具有難以忽視的優(yōu)勢。h-BN纖維則兼具纖維材料和h-BN陶瓷材料二者的優(yōu)異性能，可用于陶瓷及復(fù)合材料的增強(qiáng)劑。


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催化劑載體



傳統(tǒng)的氧化鋁、氧化硅、分子篩等含氧催化劑載體具有很大的催化性，但在高溫條件下不穩(wěn)定且熱傳導(dǎo)率很低?；钚蕴烤哂袠O高的比表面，并有較好的熱穩(wěn)定性、耐酸堿性及性質(zhì)易調(diào)等特點，在工業(yè)上用途極廣，常被用作催化劑載體。但在有氧環(huán)境下活性炭極不穩(wěn)定，其機(jī)械強(qiáng)度也很低。與活性炭相比，h-BN材料在化學(xué)性能、熱穩(wěn)定性及熱傳導(dǎo)能力等方面均具有較大優(yōu)勢，若成功將其作為催化劑載體，可克服很多傳統(tǒng)催化劑的缺點。因此，很多學(xué)者將注意力轉(zhuǎn)向了性能優(yōu)異的h-BN的制備及其作為催化劑載體的應(yīng)用研究。


儲氫



氫氣是目前最清潔的能源，在解決大氣污染問題方面有很好的發(fā)展前景，而安全有效地使用和儲存氫氣是研究者當(dāng)前最急需解決的問題。由于h-BN納米管及空心球h-BN存在吸附氫原子的空洞，因此可考慮作為良好的儲氫材料。


藥物載體材料



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吸附材料



多孔h-BN具有獨特的結(jié)構(gòu)與性能，由于有較高的比表面積，所以對碳?xì)浠衔?、重金屬離子、油類等有機(jī)溶劑具有較強(qiáng)的吸附作用，在油水分離和污水凈化等保護(hù)環(huán)境節(jié)約資源的方面具有極大的研究價值。


防腐涂料



隨著h-BN相關(guān)研究的不斷深入，其在金屬腐蝕防護(hù)領(lǐng)域中的應(yīng)用也越來越廣泛。h-BN在金屬腐蝕防護(hù)領(lǐng)域中的應(yīng)用主要包括：金屬表面前處理、純h-BN沉積涂層、h-BN改性有機(jī)防腐涂料。以環(huán)氧樹脂為代表的防腐涂料在金屬腐蝕防護(hù)中扮演著重要角色，但仍存在一定的改進(jìn)空間。通過引入無機(jī)納米粉體可改善涂層的阻隔性能，增強(qiáng)涂層的致密性，延長腐蝕性介質(zhì)的擴(kuò)散路徑和增加涂層的使用壽命，是當(dāng)前防腐涂料研究的重要方向之一。利用h-BN的層狀結(jié)構(gòu)、高化學(xué)穩(wěn)定性、強(qiáng)絕緣性等優(yōu)異特性，能夠顯著提升防腐涂層的性能。

h-BN的眾多優(yōu)良特點使其在固體潤滑、復(fù)合陶瓷、航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用倍受青睞，隨研究的深入和制備方法的不斷成熟，相信h-BN潛在的優(yōu)異性質(zhì)和應(yīng)用前景還會持續(xù)被發(fā)掘，h-BN有潛力被廣泛應(yīng)用于各材料學(xué)領(lǐng)域及其它相關(guān)領(lǐng)域。


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