石墨烯与六方氮化硼导电性差异的理论研究

石墨烯和六方氮化硼(h-BN)属于等电子体。二者具有类似的结构,但导电性能截然不同。石墨烯具有良好的导电性能,但h-BN是电绝缘体。本文基于量子化学计算,通过自然键轨道分析、电子密度拓扑分析、核独立化学位移(NICS)和磁感应电流密度(AICD)等方法对模型分子C24H12及B12N12H12的电子结构进行了分析,对石墨烯和h-BN导电性差异进行了理论解释。研究结果有助于加深学生对等电子体、定域、离域π键等基本概念的理解。

基于大厚度六方氮化硼中子探测器的制备

六方氮化硼是一种中子敏感材料。介绍了使用低压气相化学沉积在1673K下以大约20μm/h的生长速率制备了高质量203μm厚的六方氮化硼。在氮化硼的两侧沉积厚度为100nm的金电极,制备了垂直结构的六方氮化硼中子探测器。该器件的电学性质表明制备的六方氮化硼材料的迁移率寿命的乘积(μτ)为2.8×10^(-6)cm^(2)/V,电阻率为1.5×10^(14)Ω·cm。在850V电压下,该探测器对热中子的探测效率为34.5%,电荷收集效率为60%。

六方氮化硼应用于样品前处理的研究进展

近几年,六方氮化硼由于孔隙率高、比表面积大、机械强度高、化学稳定性好、亲水性好、生物相容性好等优点,作为前处理材料获得了广泛关注,已被用于生物化学、食品安全、环境污染等领域的样品前处理,是一种理想的吸附剂。目前已开发了多种基于六方氮化硼材料作为吸附剂的样品前处理技术,包括固相萃取、分散固相萃取、固相微萃取、磁性固相萃取、管内固相微萃取、分散固相微萃取等,可实现多氯联苯、罗丹明B、黄酮类化合物、多环芳烃等分析物的萃取富集。综述了六方氮化硼材料在样品前处理领域的应用进展,并对今后的发展方向进行了展望。

基于六方氮化硼的确定性量子光源研究进展

量子光源是量子信息科学技术的基石,对于推动光量子科技的进步至关重要。高效、稳定且易于获得的单光子源的实现是促进相关技术发展的关键。目前,六方氮化硼中的单光子源因其高亮度和优异的室温光学稳定性而备受关注。本文概述了六方氮化硼中单光子源的研究现状和物理特性,详细介绍了在六方氮化硼中实现精确定位单光子源的各种制备技术;并探讨了基于六方氮化硼的单光子源在不同应用领域的应用,如与光学微腔和波导的耦合以及通过外部电场或应力对它们的调制。最后,总结了六方氮化硼中单光子源所面临的机遇和挑战,并讨论了目前正在探索的研究方向以及未来的新可能性。

碳纤维/六方氮化硼/三元乙丙橡胶复合材料导热性能及其数值模拟

5G通讯、消费电子和新能源汽车领域的快速发展对导热材料的需求日益增长,高性能导热复合材料逐渐成为研究热点。由于导热硅胶垫片存在小分子硅油渗出和高温挥发的缺点,不适合用于高洁净度要求的应用场景。文中采用液体三元乙丙橡胶(EPDM)为基体,以碳纤维(CF)和六方氮化硼(h-BN)为导热填料,制备了不渗油且无VOC排放的柔性导热复合材料,并采用有限元仿真模拟了不同体积比和体积分数的混合填料填充复合材料的导热行为,预测了复合材料的导热系数,并将导热系数的模拟值与实测值进行对比,二者误差在10%以内,吻合度较高。该研究为混合填料填充柔性导热复合材料的导热性能模拟和预测提供了新途径。

六方氮化硼增强环氧树脂基复合材料的研究进展

环氧树脂作为一种综合性能优异的热固性树脂在众多领域得到广泛应用,但是其固化后脆性大且断裂韧性比较低,六方氮化硼(h-BN)作为一种纳米填料与环氧树脂结合可以显著提高环氧树脂的各项综合性能,同时可以极大增强环氧树脂在实际应用中的潜力。文中首先系统介绍了h-BN的结构与性能特点,以及常用的制备、改性与分散方法。其次,着重阐述了h-BN作为纳米填料添加到环氧树脂中形成复合材料,其对于环氧树脂复合材料的热学、电学、机械以及防腐性能的影响,同时也对h-BN增强环氧树脂各种性能的研究进展进行了阐述。最后展望了h-BN/环氧树脂复合材料的发展与应用前景。

二维六方氮化硼的制备及其光电子器件研究进展(特邀)

六方氮化硼是一种具有宽带隙和二维层状结构的代表性材料,拥有优异的物理化学稳定性和高热导率等独特特性。其表面原子级平整、无悬挂键和带电杂质,被公认为是作为其它低维材料衬底的理想选择。另一方面,六方氮化硼对深紫外波段的强吸收和中红外波段的双曲特性,使其成为了制备高性能深紫外和中红外探测器的重要材料。本文首先介绍了六方氮化硼的晶体结构和材料特性,然后将材料制备方法分为“自上而下”和“自下而上”两类,系统阐述了六方氮化硼的制备现状,接着从衬底/介质层/钝化层、隧穿层和吸收层三方面重点回顾了六方氮化硼在光电子器件领域的研究进展。最后,基于六方氮化硼的研究现状,分析了其所面临的一些挑战和机遇。

六方氮化硼纳米片的创新制备与应用展望

对近年国内外常见的六方氮化硼纳米片(BNNSs)剥离技术进行了综述和分类,并对比分析了这些方法的技术特点、所制备纳米片的完整性以及实验的经济成本。同时,对BNNSs的发展趋势和潜在应用前景进行了展望,旨在为相关领域的研究者提供有价值的参考,并促进BNNSs在实际应用中的进一步发展。

六方氮化硼含量及其尺寸对硅橡胶辐射稳定性的影响

本研究将六方氮化硼(h-BN)作为功能性填料引入硅橡胶中,以增强其辐射稳定性。探讨填料的添加量和尺寸对复合材料力学性能、热稳定性和辐射稳定性的影响,并探究h-BN增强硅橡胶辐射稳定性的机理。应力-应变曲线和硬度测试实验结果表明,填充20份h-BN的硅橡胶复合材料(BN/SR-20)具有优异的力学性能,其拉伸强度、100%定伸应力(S_(100))和硬度分别比未填充h-BN的原硅橡胶(SR-U)提高了5.9%、69.1%和15.6%。同时,BN/SR-20比SR-U的辐射稳定性更高,在电离辐射环境中,其拉伸强度和S_(100)均明显优于SR-U。h-BN横向尺寸越大,越有利于减缓硅橡胶辐射老化进程。此外,通过气相色谱测定样品辐解气体(氢气)产额和氧气消耗量,以及结合自由基清除实验结果,证明添加h-BN可以降低O_(2)在硅橡胶中的扩散速率,从而实现复合材料耐辐射性能的增强。

六方氮化硼在5 GPa以下的熔点测量

设计并组装了一套瞬间放电装置,实现了样品在DS 6×14 MN国产铰链式六面顶大腔体压机下的高压瞬间放电加热。结合大腔体静高压加载技术以及瞬间放电加热技术,利用熔体凝固过程中晶体经历形核和生长2个阶段的特征,判断晶体的熔化情况。对h-BN粉晶进行了高压环境下的瞬间放电加热处理,以研究高压下h-BN的熔化行为。采用扫描电子显微镜对高压条件下经历瞬间放电加热处理的样品进行微观形貌分析,判断h-BN晶体的熔化情况,确定了在3.4和4.3 GPa压力下h-BN的熔点分别为(4251±150)K和(4531±200)K。这些发现有利于h-BN的应用探索以及现有氮化硼高温高压相图的修正。

六方氮化硼忆阻器的研究进展

六方氮化硼是一种与石墨烯结构相似的材料,以六方氮化硼作为阻变介质层的忆阻器,具有良好的散热性能,不易发生介电击穿,能够实现小尺寸、低功耗和大的开关比;在计算机运算存储研究、人工神经网络和神经形态(即类脑)计算领域有极大的应用前景。文章主要介绍了忆阻器的分类,分析了六方氮化硼忆阻器的阻变机制,综述了六方氮化硼忆阻器的研究现状。最后,指出了六方氮化硼忆阻器当前面临的挑战,并展望了未来的发展方向。

基于羟基化六方氮化硼的导热聚氨酯涂层

利用新工艺制得羟基化氮化硼(OH-BN):通过NaOH辅助物理球磨,将六方氮化硼(h-BN)剥离成纳米片的同时初步进行羟基化改性,利用水热法在NaOH溶液中进一步羟基化改性,酸洗干燥后得到OH-BN。使用不同二异氰酸酯和亲水扩链剂合成了多种水性聚氨酯(H-WPU),利用OH-BN和H-WPU制备OH-BN/H-WPU涂料,通过丝网印花法制得羟基化六方氮化硼导热聚氨酯涂层(OH-BN/H-WPU涂层)。通过红外光谱仪(FT-IR)、透射电镜(TEM)和热重分析仪(TGA)等对OH-BN进行了测试表征,并研究了OH-BN/H-WPU涂层导热系数的影响因素。结果表明:OH-BN成功被羟基化且保留了h-BN的典型六边形结构,在水及H-WPU中的分散性提升。当使用异佛尔酮二异氰酸酯和2,2-双(羟甲基)丙酸合成的H-WPU、OH-BN用量为H-WPU质量的20%时,所制得的OH-BN/H-WPU涂层导热性能最好,导热系数为0.2783 W/(m·K),相较纯H-WPU涂层的导热系数提升了0.0773 W/(m·K)。

六方氮化硼负载纳米氧化铝复合填料的制备及改性环氧涂层的防腐性能研究

将γ-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性的Al_(2)O_(3)纳米颗粒负载在覆盖有聚多巴胺(PDA)的六方氮化硼(h-BN)片层表面,合成了一种新型的PDA-BN@f-Al_(2)O_(3)复合材料,然后将其作为填料分散在环氧树脂中制备复合环氧涂层。结果表明,PDA-BN@f-Al_(2)O_(3)复合材料在环氧树脂中具有良好的分散性,并且表现出主动缓蚀的效果。添加质量分数为1%的PDA-BN@f-Al_(2)O_(3)复合材料的环氧涂层表现出良好的阻隔性能以及长效防腐的效果,其低频区的阻抗模量(|Z|_(0.01 Hz))比纯环氧涂层高三个数量级,同时复合涂层的柔韧性也得到提升。

JEFFAMINE M-600(R)改性六方氮化硼及其水性环氧复合涂层的腐蚀防护性能

目的提高六方氮化硼的分散性和环氧涂层的腐蚀防护性能。方法利用O-(2-氨丙基)-O'-(2-甲氧基乙基)聚丙二醇(JEFFAMINE M-600(R))对六方氮化硼(h-BN)进行功能化,实现其在水性环氧树脂中的稳定分散和相容性,并将其添加至水性环氧树脂中制备了具有优异阻隔性能的水性环氧复合涂层。利用SEM、TEM、XPS等手段证实了h-BN@JEFFAMINE M-600(R)的成功制备;此外,采用电化学手段对涂层的腐蚀防护性能进行了评价。结果JEFFAMINE M-600(R)成功修饰在h-BN表面,有效提高了h-BN在水性环氧树脂中的分散稳定性和相容性;同时所制备的h-BN@JEFFAMINE M-600(R)/水性环氧复合涂层在浸泡38 d后仍表现出优异的抗腐蚀性能,其阻抗模值(1.05×10^(9)Ω·cm^(2))较水性环氧涂层(1.31×10^(7)Ω·cm^(2))提高了约2个数量级,这主要归因于h-BN@JEFFAMINE M-600(R)的添加可以有效提高水性环氧涂层的阻隔效应,从而延缓腐蚀介质向基底的扩散,进而表现出优异的腐蚀防护性能。结论JEFFAMINE M-600(R)功能化有效提高了h-BN的剥离效率和稳定分散,使得h-BN@JEFFAMINE M-600(R)纳米杂化材料的添加可以有效提高水性环氧基体的致密性和阻隔效应,进而增强复合涂层对金属基底的腐蚀防护。

改性六方氮化硼/环氧树脂复合材料研究进展

随着科技的发展与进步,多功能型环氧树脂复合材料的需求日益增加。六方氮化硼因其独特结构和各种优异性能,作为填料加入环氧树脂基体中,可显著提高复合材料的导热性、阻燃性、防腐性等,是具有广泛应用前景的多功能型填料之一。为了提高六方氮化硼的分散性及其与环氧树脂的相容性,往往要对六方氮化硼进行改性。综述了改性六方氮化硼/环氧树脂复合材料在导热性、阻燃性、防腐性等方面的研究进展,并展望了改性六方氮化硼/环氧树脂复合材料的发展趋势。

六方氮化硼(h-BN)基复合陶瓷研究与应用的最新进展

六方氮化硼(h-BN)基复合陶瓷的力学性能、高温耐热性、抗热震性、耐烧蚀性能、介电透波性能、抗熔融金属侵蚀性能和可加工性等十分优异,而且还可以通过晶粒排列的织构化赋予明显各向异性,在航空航天、电子、冶金、机械、能源等领域具有重要应用前景,因此受到各国材料科技工作者和工业界的重视。现阶段,六方氮化硼基复合陶瓷材料在航天器高温透波用天线窗盖板、抗离子溅射的霍尔推进器通道等关键多功能防热构件和薄板连铸用陶瓷侧封板等复杂苛刻高温构件等方面已获得成功应用。从制备工艺、性能特点与损伤机制以及应用等3个方面系统总结和评述了六方氮化硼基复合陶瓷材料国内外的研究进展,展望了其今后的主要研究及发展方向。

液相烧结六方氮化硼陶瓷

解决六方氮化硼陶瓷烧结致密化问题是提高陶瓷性能的主要途径.以六方氮化硼为基体材料,通过研磨工艺降低粉体粒度,然后以Al2O3、Y2O3和B2O3为添加剂,在N2气氛下,均匀升温到1 700～1 850℃无压烧结.通过分析烧结体的显微结构和物相表明,随Y2O3和Al2O3含量的增加,烧结体的致密度明显提高,相对理论密度为80%,弯曲强度上升到67.5 MPa,并且B2O3作为一种烧结助剂可以有效地提高烧结体的致密度、降低材料的烧结温度.研究结果表明液相烧结六方氮化硼在实际应用上是可行的.

六方氮化硼的制备方法研究进展

介绍了h-BN粉末、纤维、薄膜和陶瓷的制备方法,指出了现有方法的特点以及在制备高质量h-BN时所存在的问题,并对各种制备方法的前景进行了展望。

利用真空氮化炉制备六方氮化硼粉体工艺研究与表征

本研究用一种操作简单、适合规模化、低成本的方法制备六方氮化硼粉末。研究了硼、氮元素的物质的量比值,烧成制度,助熔剂的添加量对产物物相成份和颗粒形貌的影响,并对酸洗和碱洗对产物中杂质的去除效果进行了比较。用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对制备的产物样品进行了分析表征,发现用该工艺制得的六方氮化硼纯度可达95.6%,去杂后纯度可达99%以上,晶粒直径约为0.2～0.5μm,厚度在60～70nm,晶粒尺寸比较均匀。

六方氮化硼复合氧化铝耐火材料的性能研究

以粒度为3～1和≤1 mm的板状刚玉为骨料，板状刚玉细粉、α-Al2 O3微粉和Si粉为细粉，分别添加质量分数为3％的六方氮化硼、3％和10％的鳞片石墨制备了Al2 O3－BN和低碳、高碳Al2 O3－C三种试样，并对比了其常温物理性能、高温强度、抗氧化性、抗热震性和抗渣侵蚀性。结果表明：1）Al2 O3－BN耐火材料的常温、高温物理性能与低碳铝碳材料相差不大，并优于传统高碳铝碳材料；2）Al2 O3－BN 耐火材料具有比碳复合耐火材料更好的抗热震性和抗氧化性，抗渣性与低碳铝碳材料的相当；3）考虑到材料的整体性能，六方氮化硼可以替代石墨作为原料，用于制备综合性能优异的氧化铝质复合耐火材料。