一種高產(chǎn)率、高濃度剝離二維六方氮化硼納米片的通用方法

      六方氮化硼(hBN)是一種類石墨結(jié)構(gòu)的無機(jī)超寬帶隙電子材料。從hBN粉體剝離出的納米片(hBNNS)具有超寬帶隙、高導(dǎo)熱、高化學(xué)、熱穩(wěn)定性等優(yōu)異性能，在先進(jìn)電子封裝、高功率器件及5G通訊等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。目前hBNNS的剝離方法，包括超聲剝離、微機(jī)械剝離、球磨剝離等方法普遍存在效率低、濃度小或易污染等缺點(diǎn)，影響了最終的應(yīng)用效果。

      該研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)利用鋰離子插層輔助的水熱剝離法，在高壓水熱釜的臨界反應(yīng)條件下，通過選擇與hBN剝離能相匹配的極性溶劑和高速攪拌，可以將微米級塊體材料剝離成幾個原子層厚的二維hBNNS，產(chǎn)率高達(dá)~55%，同時hBNNS分散液濃度達(dá)到~4.13mg/mL。通過AFM和拉曼表征，發(fā)現(xiàn)得到的hBNNS厚度在10個原子層以內(nèi)。同時，研究團(tuán)隊也將這種剝離手段應(yīng)用到其他常見二維材料納米片的制備中，并成功得到厚度為1~3nm的石墨烯和二硫化鉬納米片。至此，研究團(tuán)隊成功實(shí)現(xiàn)了一種通用型、基于水熱法剝離制備二維納米材料的有效方法。文章第一作者為先進(jìn)材料中心博士王寧，深圳先進(jìn)院為論文第一單位。

      論文得到科技部重大研究專項、國地聯(lián)合先進(jìn)電子封裝材料工程實(shí)驗室、中科院先導(dǎo)專項、廣東省重點(diǎn)實(shí)驗室、廣東省產(chǎn)學(xué)研項目、SIAT CAS-CUHK高密度電子封裝與器件實(shí)驗室的支持。