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h-BN的8大應用：陶瓷/導熱/潤滑/儲氫/防腐/催化/吸附/藥物載體

信息來源：本站 | 發布日期： 2023-11-21 08:26:46 | 瀏覽量：378231

摘要：

六方氮化硼(h-BN)也被稱為“白色石墨烯”，是一種具有類石墨烯結構的層狀晶體。h-BN具有良好的熱性能和電性能、優良的耐高溫和耐腐蝕性能、良好的力學性能和化學性能，在高溫狀態下又是優良的絕緣體，并且機械加工性能好，具有很大的發展潛力，在導熱、冶金、潤滑、絕緣、…

六方氮化硼(h-BN)也被稱為“白色石墨烯”，是一種具有類石墨烯結構的層狀晶體。h-BN具有良好的熱性能和電性能、優良的耐高溫和耐腐蝕性能、良好的力學性能和化學性能，在高溫狀態下又是優良的絕緣體，并且機械加工性能好，具有很大的發展潛力，在導熱、冶金、潤滑、絕緣、儲氫、電子工業、高溫抗氧化涂層、航空航天等領域有重要應用。

導熱填充材料



h-BN還具有超高的熱導率，其中六方氮化硼納米片(BNNS)的理論計算熱導率高達1700～2000W·m-1·K-1。更重要的是，h-BN具有優良的絕緣性能，其禁帶寬度為5.2eV、擊穿強度高達35kV/mm，這使得h-BN可在對絕緣和散熱均有要求的工況下使用，這一點是石墨烯無法比擬的。正是因為擁有上述優異的性質，h-BN是一種極具應用價值和前景的導熱填料。

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尤其是隨著科技的發展電子產品小型化、集成化程度越來越高，性能的提高難免導致散熱方面產生問題，會影響產品的工作效率以及使用壽命，從而制約了微電子集成技術的發展。h-BN具有高絕緣性和高熱導率是一種具有極大潛力的導熱填料，近年來，研究學者們通過共混、表面修飾、雜化效應及3D結構構筑等方法來進一步提高h-BN基導熱復合材料的熱導率，使它能夠更好的被應用在電子元器件上。


潤滑添加劑



h-BN硬度適中，比常用的固體潤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球形納米顆粒抗磨性好，使用壽命長，且具有一定的化學惰性和穩定性，其作為潤滑油添加劑具有一系列的優異特征。由于具有高溫穩定性及很低的摩擦系數，h-BN材料作為高溫固體潤滑劑與普通潤滑劑相比具備更好的耐高溫特性與抗負荷能力，即使在腐蝕條件下依然穩定性較高。

另外，h-BN作為一種無毒白色材料，對環境也無污染，有可能成為一種綠色潤滑添加劑。


陶瓷材料



h-BN陶瓷材料因其極高的熱導率、極低的熱膨脹系數及良好的電絕緣性能，且與大多數金屬不浸潤等，在作為特種陶瓷材料方面具有難以忽視的優勢。h-BN纖維則兼具纖維材料和h-BN陶瓷材料二者的優異性能，可用于陶瓷及復合材料的增強劑。


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催化劑載體



傳統的氧化鋁、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定且熱傳導率很低。活性炭具有極高的比表面，并有較好的熱穩定性、耐酸堿性及性質易調等特點，在工業上用途極廣，常被用作催化劑載體。但在有氧環境下活性炭極不穩定，其機械強度也很低。與活性炭相比，h-BN材料在化學性能、熱穩定性及熱傳導能力等方面均具有較大優勢，若成功將其作為催化劑載體，可克服很多傳統催化劑的缺點。因此，很多學者將注意力轉向了性能優異的h-BN的制備及其作為催化劑載體的應用研究。


儲氫



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


藥物載體材料



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吸附材料



多孔h-BN具有獨特的結構與性能，由于有較高的比表面積，所以對碳氫化合物、重金屬離子、油類等有機溶劑具有較強的吸附作用，在油水分離和污水凈化等保護環境節約資源的方面具有極大的研究價值。


防腐涂料



隨著h-BN相關研究的不斷深入，其在金屬腐蝕防護領域中的應用也越來越廣泛。h-BN在金屬腐蝕防護領域中的應用主要包括：金屬表面前處理、純h-BN沉積涂層、h-BN改性有機防腐涂料。以環氧樹脂為代表的防腐涂料在金屬腐蝕防護中扮演著重要角色，但仍存在一定的改進空間。通過引入無機納米粉體可改善涂層的阻隔性能，增強涂層的致密性，延長腐蝕性介質的擴散路徑和增加涂層的使用壽命，是當前防腐涂料研究的重要方向之一。利用h-BN的層狀結構、高化學穩定性、強絕緣性等優異特性，能夠顯著提升防腐涂層的性能。

h-BN的眾多優良特點使其在固體潤滑、復合陶瓷、航空航天等領域的應用倍受青睞，隨研究的深入和制備方法的不斷成熟，相信h-BN潛在的優異性質和應用前景還會持續被發掘，h-BN有潛力被廣泛應用于各材料學領域及其它相關領域。


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