纳米层状石墨/六方氮化硼协效膨胀阻燃EP复合材料的制备与阻燃特性研究

首先将环氧树脂与少量膨胀阻燃剂进行复配出环氧树脂/膨胀阻燃复合材料,再将石墨、氮化硼两种材料同时进行微波剥离,制备出纳米层状石墨/纳米氮化硼,将其与环氧树脂/膨胀阻燃复合材料进行协效阻燃,制备出阻燃型环氧树脂复合材料。分别研究了微波剥离出的纳米层状石墨/氮化硼作为协效阻燃剂对复合材料的热稳定性能、燃烧性能、固化行为的影响。使用扫描电子显微镜观察石墨、氮化硼剥离前后的差异,发现经合适的微波剥离工艺可有效制备纳米层状石墨/纳米氮化硼;使用热重分析仪对比纳米层状石墨/纳米氮化硼环氧树脂复合材料与环氧树脂/膨胀阻燃复合材料的热稳定性,结果表明残炭率提高了30%;使用锥形量热仪对比纳米层状石墨/纳米氮化硼环氧树脂复合材料与环氧树脂/膨胀阻燃复合材料的燃烧性能,结果表明燃烧时间延长了51 s,平均热释放速率降低了29%。

氮化硼包覆碳化硅纤维表面CVD法生长碳纳米管研究

目的通过调节化学气相沉积(CVD)的工艺参数,实现碳纳米管(CNTs)在氮化硼(BN)包覆的碳化硅纤维(SiCf)表面的可控生长。方法通过控制单一变量,采用扫描电子显微镜、热重分析、X射线光电子能谱等表征手段,系统地研究了CVD工艺参数和BN表面改性对CNTs形貌、长度、含量的影响。结果通过改变CVD工艺参数,实现了对CNTs形貌、长度、含量的调节与控制,获得了CNTs和BN协同改性的SiC纤维(SiC@BN-CNTs)。其中,SiC@BN-OH在反应温度为700℃、反应时间为20 min等参数下具有最大的CNTs产率(质量分数为10.6%),且形貌良好、含量较高。结论浸渍催化剂和缩短碳源与载体的距离对生长CNTs有积极影响,增加了CNTs的长度和生长密度;通过调节反应温度和时间能够实现对CNTs长度、含量的精确控制,从而获得高质量、高结晶度的CNTs;在反应器中,气体和催化剂的含量相互影响,在制备过程中需要考虑气体和催化剂的比例,按比例同时增加气体和催化剂的流入速率能够获得更好的结果。BN表面羟基化改性处理增强了BN对催化剂的吸附,促进了催化剂颗粒的分散,提高了CNTs的产率。

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。

石墨烯和六方氮化硼纳米片的几何结构、电子结构、磁性及边缘特性研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法,计算了多种尺寸的石墨烯和六方氮化硼纳米片的性质,系统研究了其中的量子尺寸效应.研究的最大尺寸纳米片的直径约为5.5 nm,包含816个原子.对纳米片及其边缘的几何结构、电子结构、磁性性质以及电子分布进行了深入探讨,发现石墨烯和六方氮化硼纳米片最外层原子有由锯齿形向圆形变化的趋势,使得纳米片最外层更加平滑.随着纳米片尺寸的增加,能级由分立逐渐变得连续,纳米片由孤立分子态逐渐变得接近无限的晶体;禁带宽度总体有下降的趋势,符合量子尺寸效应.纳米片存在明显的磁性,磁矩主要集中在最外层原子上,且在相对平滑的地方容易出现磁性,相对弯曲的地方不易出现磁性.当增加体系的电子数时,增加的电子主要分布在最外层,使得纳米片整体磁性呈递减的趋势;当减少体系的电子数时,减少的电子的分布逐渐由最外层向内收缩,体系的总磁矩略有增加.研究结果对石墨烯和六方氮化硼纳米片的应用有参考价值.

六方氮化硼表面石墨烯纳米带生长与物性研究

石墨烯作为二维原子晶体家族的典型代表,由于其优异的物理与化学特性而受到学术界与工业界的广泛关注.石墨烯纳米带是宽度仅有几纳米到几十纳米的石墨烯.纳米带不但继承了石墨烯大部分优异的性能,而且具备可调控带隙、自旋极化边界态等石墨烯所不具有的新奇物理特性.这些特性使石墨烯纳米带成为未来探索石墨烯电子学应用所需要重点研究的对象.利用与石墨烯晶格结构相似的六方氮化硼(h-BN)作为绝缘介质衬底进行石墨烯及石墨烯纳米带制备,不仅可以有效地保持它们优异的本征性质,还可以开发出与主流半导体工艺相兼容的电子器件工艺与应用.本文回顾了近几年 h-BN 表面石墨烯及石墨烯纳米带研究的发展历程,详细阐述了最近的材料制备和物性研究的进展,并对高质量 h-BN 衬底制备的最新进展进行介绍,以期为未来实现高质量 h-BN 表面石墨烯纳米带的规模化制备并最终实现电子器件应用奠定基础.最后本文对h-BN 表面石墨烯及石墨烯纳米带的未来研究方向进行了展望.

纳米二氧化硅−石墨烯−六方氮化硼复合有机硅涂层的制备及其高温条件下的摩擦学性能

利用三乙烯四胺(TETA)改性氧化石墨烯(GO)以提高其分散性,并通过红外光谱仪、拉曼光谱仪和X射线衍射仪分析了改性后得到的RGO−TETA的结构。结果表明TETA成功接入了GO。将RGO−TETA、纳米SiO2和六方氮化硼(h-BN)球磨混合成复合粉体,并加到环氧改性有机硅树脂(ESR)中制得复合涂料,再涂覆在316L不锈钢表面制成SiO2–RGO–h-BN/ESR复合涂层。利用高速往复式摩擦磨损试验机研究了不同纳米SiO2填充量的复合涂层在200°C温度条件以及含4%纳米SiO2的复合涂层在室温至250°C范围内的摩擦学性能,探讨了复合涂层的磨损机制。由于形成了转移膜,纳米SiO2填充量为4%的SiO2–RGO–h-BN/ESR复合涂层在200°C下具有最佳的耐磨性,磨损率相较于150°C时降低了76.7%。

熔盐氮化法制备六方氮化硼纳米片

以NaCl-KCl为熔盐介质、以硼砂和三聚氰胺为原料,采用熔盐氮化法在900~1 200℃制备六方氮化硼(h-BN)纳米片,研究了反应温度、熔盐和反应物的质量比以及氮和硼的物质的量比对产物物相组成的影响,并对所得h-BN粉体的微观形貌和氮气吸附脱附性能进行了表征.结果表明:反应温度的升高,熔盐和反应物的质量比以及氮和硼的物质的量比的增大均有利于h-BN相的生成;当熔盐和反应物的质量比为2∶1、氮和硼的物质的量比为2∶1时,在1 100℃反应3h能得到h-BN纳米片,其长度为50~200nm,厚度为10~40nm,比表面积为82m^2·g^(-1).

六方氮化硼纳米材料的研究进展

以六方氮化硼纳米管为主,综述了氮化硼纳米材料的制备方法、性能和主要应用领域。六方氮化硼纳米结构与碳纳米结构类似,形态呈现多样性,制备方法多种多样,本研究重点介绍了机械剥离法、反应烧结法和化学气相沉积法。以六方氮化硼纳米材料为添加剂,可制备无机或有机高分子复合材料,在导热、介电、生物、贮氢、催化和吸附等方面具有广泛的应用前景。

六方氮化硼负载纳米铜润滑添加剂的制备及其摩擦学性能研究

采用水热吸附及热解还原制备六方氮化硼负载纳米铜复合润滑添加剂(Cu/h-BN),利用透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、热重分析仪(TGA)以及红外光谱仪(FT-IR)对样品进行表征。将纳米润滑添加剂分散到聚α-烯烃(PAO10)中,采用球盘摩擦试验考察其摩擦学性能。采用扫描电子显微镜(SEM)对典型的磨痕进行形貌分析,采用X射线光电子能谱技术(XPS)对沉积的润滑膜表面的化学成分和价态进行分析,探讨复合润滑添加剂在摩擦过程中的润滑机制。结果表明:相比于六方氮化硼分散的油样,复合润滑添加剂Cu/h-BN中氮化硼在摩擦界面的层间滑移以及纳米铜粒子在磨痕界面的修复作用,使得PAO10基础油表现出更为优异的摩擦学性能,摩擦因数和磨损率分别降低了15.4%和29.7%。复合润滑添加剂Cu/h-BN中Cu和h-BN能发挥各自的结构优势,加速固体润滑膜的形成,从而实现优异的摩擦学性能。

六方氮化硼及其纳米片在催化领域的研究进展

六方氮化硼(h-BN)具有优异的化学和热稳定性、良好的热传导性和很高的机械强度.除了上述性质,二维结构的六方氮化硼纳米片(BNNS)还表现出其他的优势(比表面积大、带隙宽度可调等),因此在一些关键领域有广泛的应用前景.本文对BNNS的制备及六方氮化硼(块体和纳米片)材料在催化领域的应用进行了评述与展望.

六方氮化硼高导热纳米材料:晶体结构、导热机理及表面修饰改性

六方氮化硼(h-BN)纳米材料,如氮化硼纳米颗粒(BNNPs)、氮化硼纳米管(BNNTs)、氮化硼纳米纤维(BNNFs)、氮化硼纳米片(BNNSs),被认为是近年来最有前途的无机纳米材料。它们具有独特的理化性能,包括超宽带隙(5.0~6.0 eV)、高导热率(50~600 W/(m·K))、高机械强度等,在覆铜板(CCL)、电子封装(EMC)、热界面材料(TIMs)、发光二极管(LED)以及相变储能(PCMs)等领域具有广阔的应用前景。与其他功能材料一样,为改善其在聚合物复合材料中的分散性和界面亲和性,在其填充聚合物材料之前,通常要对其进行表面改性,最终达到改善聚合物复合材料的力学性能、导热性能及介电性能的目的。但由于h-BN特殊的晶体结构,使得其具有极强的化学惰性和抗氧化性,一方面,与石墨烯类似,每一个h-BN层中,B原子和N原子通过强共价键相连,但由于B和N的电负性不同,这种共价键具有类似离子键的特征,相比石墨结构中的C-C共价键,B-N键更强,更难以断裂。另一方面,不同于石墨片层间的AB型堆积,h-BN片层间为AA′型堆积,相邻层中B和N原子交替堆积产生“Lip-lip”作用,使得层间的极性相互作用强于石墨层间的范德华力。另外,h-BN在合成过程中,除了边缘上残留有痕量的-OH及-NH_(2)基团外,几乎没有其它官能团,极大加剧了h-BN表面修饰改性的难度。常用的碳纳米材料改性方法并不能使h-BN改性达到满意的效果,因此许多新的方法和药剂被用来设计修饰h-BN纳米材料。本文根据h-BN晶体结构、制备方法和表面性质,从共价键和非共价键功能化修饰两个方面,重点总结修饰改性药剂的设计选择以及对复合材料性能影响的研究进展,最后,对未来h-BN功能化的具体措施及修饰药剂设计选择的发展方向进行了展望。

六方氮化硼/纳米纤维素气凝胶孔结构调控及其复合膜导热性能研究

为解决微型化电子电器设备内部的散热问题,本研究设计、制备了具有不同孔结构的六方氮化硼(h-BN)/TEMPO氧化纳米纤维素(TOCNF)气凝胶,后复合TOCNF,制备了h-BN/TOCNF复合膜。结果表明,当h-BN与TOCNF固含量比为3∶1时,在气凝胶内部,h-BN可以沿着TOCNF骨架形成三维网络状导热通道,此时TOCNF对h-BN间产生的热阻最小,且能够对h-BN起到良好的分散作用,导热通道的构建效率最高,制备的复合膜导热系数高达1.355 W/(m·K),相比于纯TOCNF膜提高了228%;体积电阻率为4.53×10^(14)Ω·cm,具有良好的绝缘性能。此外,通过热重(TG)分析发现,h-BN/TOCNF复合膜的初始分解温度约为210℃,具有良好的热稳定性;且h-BN/TOCNF复合膜具有优异的力学性能,其中h-BN和TOCNF固含量比为1∶1时,复合膜的强度最好,断裂伸长率约为13%,拉伸强度为24.8 MPa,随着h-BN含量的增加,复合膜的断裂伸长率变低,拉伸强度变化不大。

液相剥离法六方氮化硼纳米片的制备及在复合材料中应用的研究现状

六方氮化硼纳米片(h-BNNSs)作为类石墨烯的二维片状纳米材料,可在低填充量下显著提高高分子材料的导热率,同时保持其良好的电绝缘性能。由于六方氮化硼层与层之间的作用力远比石墨层的大,通过液相剥离六方氮化硼粉体制备纳米片更具实际意义。文中综述了制备六方氮化硼纳米片的6种液相剥离方法及其剥离机理,并介绍了由其制备的复合材料的性能(导热性能、透光性能、力学性能和磁性等),以期对发展导热聚合物基复合材料有所帮助。

六方氮化硼纳米片的制备

六方氮化硼纳米片(h-BNNSs)因其优越的导热性能而倍受大众关注。六方氮化硼纳米片的大规模剥离和高质量制备方法一直是近年来研究的热点和难点,更是制约其走向应用的关键。基于此,综述了近期先进的六方氮化硼纳米片的剥离技术和制备方法,同时分析比较不同方法的技术特点和不足,综合近年研究进展得到了六方氮化硼纳米片剥离和制备的清洁高效的方法,提出了大规模工业制备的可行性方案。

用作减摩添加剂的纳米六方氮化硼的研究进展

六方氮化硼也被称作"白色石墨",具有与普通石墨类似的晶体结构和良好的润滑性、耐蚀性及导电性。纳米六方氮化硼具有六方氮化硼的特性,可用作减摩添加剂,但纳米六方氮化硼片的主要缺点是易团聚。分散纳米六方氮化硼片的方法有物理分散和化学分散,而其表面改性的方法有机械化学法、耦合剂法、接技法、沉淀包覆法、表面活化剂法、微粉体/粉体包覆法以及溶胶-凝胶法等。展望了纳米六方氮化硼减摩添加剂的未来发展。

热处理/水热两步法高效制备超薄六方氮化硼纳米片及性能分析

大规模制备高质量六方氮化硼纳米片一直是亟待解决的难题。结合高温热处理氧化插层和液相剥离离子插层的双重特点,高效制备了片层均匀的超薄六方氮化硼纳米片。热处理/水热两步法绿色无污染,得到的氮化硼纳米片产率高达74.8%,横向尺寸在200nm左右,厚度在1.07nm。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱、X射线衍射和X射线光电子能谱(XPS)等方法对氮化硼纳米片进行表征分析,进而揭示反应过程中氮化硼纳米片的剥离机制,证明热处理/水热两步法的高效性和规模化生产的可行性。

六方氮化硼纳米片改进QuEChERS法净化草莓中10种农药残留

为了建立一种快速、简便、有效的草莓中多种农药残留的净化方法,利用六方氮化硼纳米片改进QuEChERS法;在水-乙腈溶液系统中初步提取目标物,加盐进行萃取、分层,最后将六方氮化硼纳米片用于分散固相萃取,对样品进行净化;在多反应监测模式下,采用高效液相色谱串联质谱法对样品进行分析。结果表明,10种农药残留质量比的线性范围均为0.1~500 mg/kg,相关系数为0.9992~0.9998,农药残留的方法检出限为0.0005~0.001 mg/kg,定量限为0.002~0.003 mg/kg,精密度相对标准偏差为2.24%~5.98%,重复性相对标准偏差为2.25%~6.25%,样品回收率为86.03%~106.3%。

多形貌六方氮化硼的制备及其应用研究进展

六方氮化硼(hBN)是一种用途极广的新型陶瓷材料,具有高疏水性、导热、电绝缘、抗氧化、导热性、高化学稳定性、机械强度和储氢能力等特殊的物化性质,可广泛应用于多种研究领域。hBN具有多种不同形貌。本文按照形貌的不同分别介绍了hBN纳米片、纳米管、纳米纤维、纳米薄膜、微球以及特殊形貌hBN的合成方法及研究现状。分析了hBN制备过程中存在的不足,展望了多形貌hBN合成的发展趋势。

六方氮化硼纳米材料的专利技术现状分析

文章对涉及六方氮化硼纳米材料的中国专利文献进行了统计分析,从申请量、申请人结构、涉及的技术领域等方面分析了该领域专利技术的现状,并对我国六方氮化硼纳米材料专利技术的进一步发展提供了针对性建议,旨在为科研机构和企业了解本领域的专利技术现状提供参考。

聚四氟乙烯-六方氮化硼纳米片复合材料研究

采用熔融柠檬酸对六方氮化硼(hBN)进行纳米化处理得到六方氮化硼纳米片(nhBN),再将n-hBN和聚四氟乙烯(PTFE)悬浮树脂分散于硅油中进行液相混合,过滤得到混合物;然后采用冷压烧结的方法制备复合材料。采用XRD和XPS对复合材料的结构进行表征,并研究了不同n-hBN含量对复合材料力学性能、导热系数以及耐磨性能的影响。结果表明,随着n-hBN含量的提高,复合材料的拉伸性能和冲击性能有所下降;而导热性能和耐磨性能则有明显的提高。n-hBN的加入使PTFE的结晶度下降,但是未改变PTFE的物相,而且PTFE与n-hBN之间存在配位作用,有利于其性能的改善。n-hBN在PTFE中分散较均匀,且结合较强;添加了n-hBN的复合材料表面磨损的犁沟更浅更窄,说明纳米片的加入有利于提高复合材料的耐磨性能。