國內(nèi)科研團(tuán)隊(duì)合作開發(fā)：氮化硼塊體導(dǎo)熱和高溫結(jié)構(gòu)材料

3月15日，自然材料（Nature Materials）期刊發(fā)表由清華大學(xué)深圳國際研究生院、中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院、金屬研究所等國內(nèi)研究團(tuán)隊(duì)合作開發(fā)的研究成果，在近室溫（45℃）制備氮化硼塊體導(dǎo)熱和高溫結(jié)構(gòu)材料。

論文地址：

https://www.nature.com/articles/s41563-024-01840-0

氮化硼塊體材料制備機(jī)理及應(yīng)用

傳統(tǒng)的塊體范德華(vdW)材料制造需要1000℃以上的溫度，由相應(yīng)的顆粒燒結(jié)而成。這項(xiàng)研究中，不是在如此高的溫度下直接燒結(jié)石墨或氮化硼顆粒，而是以極低的能耗將這些顆粒剝離成二維(2D)納米片。隨后，采用45℃（甚至室溫）下的成型工藝將這些納米片轉(zhuǎn)化為機(jī)械強(qiáng)度高的塊狀范德華材料，材料的孔隙率<0.1%。

機(jī)理研究表明，水介導(dǎo)的范德華相互作用的激活是形成堅(jiān)固而致密的塊體材料的原因。最初，吸附在二維納米片上的水起潤滑作用并促進(jìn)排列。隨后的擠壓會關(guān)閉排列整齊的納米片之間的間隙，并將其致密化為堅(jiān)固的塊體材料。水?dāng)D壓還會產(chǎn)生應(yīng)力，并且應(yīng)力會隨著成型溫度的升高而增加，溫度過高會導(dǎo)致片間錯位；因此，近室溫成型工藝是首選。該技術(shù)提供了一種節(jié)能的替代方法，可以設(shè)計(jì)出具有定制成分和特性的各種致密塊體范德華材料。該方法適用于多種二維材料，包括MXene和過渡金屬二硫化物。此外，無添加劑的范德華材料有助于實(shí)現(xiàn)二維材料基聚合物復(fù)合材料失效的高溫應(yīng)用。