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h-BN的8大應(yīng)用：陶瓷/導(dǎo)熱/潤(rùn)滑/儲(chǔ)氫/防腐/催化/吸附/藥物載體

信息來(lái)源：本站 | 發(fā)布日期： 2023-11-21 08:26:46 | 瀏覽量：296397

摘要：

六方氮化硼(h-BN)也被稱(chēng)為“白色石墨烯”，是一種具有類(lèi)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(rùn)滑、絕緣、…

六方氮化硼(h-BN)也被稱(chēng)為“白色石墨烯”，是一種具有類(lèi)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Γ趯?dǎo)熱、冶金、潤(rùn)滑、絕緣、儲(chǔ)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(jì)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(duì)絕緣和散熱均有要求的工況下使用，這一點(diǎn)是石墨烯無(wú)法比擬的。正是因?yàn)閾碛猩鲜鰞?yōu)異的性質(zhì)，h-BN是一種極具應(yīng)用價(jià)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(lái)越高，性能的提高難免導(dǎo)致散熱方面產(chǎn)生問(wèn)題，會(huì)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(lái)，研究學(xué)者們通過(guò)共混、表面修飾、雜化效應(yīng)及3D結(jié)構(gòu)構(gòu)筑等方法來(lái)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(rùn)滑添加劑



h-BN硬度適中，比常用的固體潤(rùn)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?，使用壽命長(zhǎng)，且具有一定的化學(xué)惰性和穩(wěn)定性，其作為潤(rùn)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(rùn)滑劑與普通潤(rùn)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(wú)毒白色材料，對(duì)環(huán)境也無(wú)污染，有可能成為一種綠色潤(rùn)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(rùn)等，在作為特種陶瓷材料方面具有難以忽視的優(yōu)勢(shì)。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(diǎn)，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(shì)，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(diǎn)。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(chǔ)氫



氫氣是目前最清潔的能源，在解決大氣污染問(wèn)題方面有很好的發(fā)展前景，而安全有效地使用和儲(chǔ)存氫氣是研究者當(dāng)前最急需解決的問(wèn)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(chǔ)氫材料。


藥物載體材料



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吸附材料



多孔h-BN具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)與性能，由于有較高的比表面積，所以對(duì)碳?xì)浠衔?、重金屬離子、油類(lèi)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?jī)r(jià)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(lái)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(shù)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(guò)引入無(wú)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(zhǎng)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(diǎn)使其在固體潤(rùn)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(huì)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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