中國粉體網(wǎng)訊 自21世紀石墨烯材料崛起以來，二維納米材料在三維世界中掀起了一場新的波瀾，層數(shù)的減少賦予了二維納米材料相較于母體更優(yōu)異的性能。六方氮化硼是一種二維層狀寬帶隙絕緣材料，以其導熱性能為例，單片六方氮化硼的導熱系數(shù)可達六方氮化硼粉體的6倍。因此，制備超薄六方氮化硼納米片對于提高氮化硼應用價值是非常有必要的。
“自上而下”還是“自下而上”？
目前，制備二維納米材料主要有兩種策略：“自上而下”與“自下而上”。
“自上而下”是指從宏觀材料出發(fā),通過一些物理或化學手段，將大尺寸的塊體材料解離成小尺寸的微米級材料，然后在微米結構材料的基礎上，進一步解離獲得所需的納米結構材料�！白陨隙隆狈椒ǖ膬�(yōu)點在于可以很方便地制備各種奇特的結構，缺點是大尺寸材料剝離成小尺寸材料之后，其他材料不能得到充分利用，會造成材料的浪費。此外，“自上而下”法不能通過調控目標材料的微觀形貌。
“自下而上”是指從微觀的分子、原子或離子出發(fā),采用恰當?shù)奈锢砘蚧瘜W鍵合方法，將這些微觀離子聚合成較大的團簇結構，然后再在團簇結構的基礎上，進一步組裝合成納米結構。“自下而上”法的優(yōu)點是可以節(jié)省材料，可以控制形貌、材料厚度等，缺點是合成技術困難，往往不能精確達到所需的材料尺寸。
氣相剝離二維氮化硼（圖源：Angewandte Chemie International Edition）
“自上而下”法也叫剝離法，以固相機械剝離、液相剝離為代表，而氣相剝離應用較少。“自下而上”法包括化學氣相沉積法和外延生長法等，這兩種方法都可以用于制備高質量的二維納米材料。相較于“自上而下”法，自下而上法要求二維材料要有高溫高壓的生長環(huán)境，且所得到的納米片尺寸受基板尺寸限制。此外，從基板上轉移納米片的過程也會對其質量和性能造成損失。因此，操作工藝相對簡單的“自上而下”法，成為二維納米材料的主力合成方法之一，是制備六方氮化硼納米片的主流選擇。
如何“自上而下”剝離氮化硼納米片？
“自上而下”法包括機械剝離法和化學剝離法、液相剝離法等。具體如下：
（1）機械剝離法
機械剝離法是指通過轉動將機械能以剪切力的形式作用在層狀材料上，導致層間產(chǎn)生滑移，進而生成單層或少層氮化硼納米片結構的方法，但是該方法存在用時較長、能耗高效率低等問題，同時不可避免的含有其他雜質。目前，機械剝離法主要包括球磨法、黏附剝離法、濕式噴射銑削法和渦流噴射法等，其中應用最為廣泛的是球磨法。
糖類輔助球磨法制備修飾氮化硼納米片（圖源：中國粉體技術）
（2）化學剝離法
化學剝離法是指采用化學氧化、離子插層等手段對層狀物質進行剝離的制備方法。Hummers方法制備氧化石墨烯是經(jīng)典的化學剝離法，與氧化石墨烯相比，雖然氮化硼層間距略小，層間結合力更強，但通過將插層劑插入到六方氮化硼的層間，可以制得層數(shù)為2-3的氮化硼納米片結構，改良后的Hummers方法仍可以實現(xiàn)對六方氮化硼的剝離，常用的插層劑有二氧化錳、氫離子、氟化銨以及金屬陽離子等。
（3）液相超聲剝離法
液相超聲剝離法制備納米片層結構具有操作簡單、不涉及化學反應等特點，是最有潛力大規(guī)模生產(chǎn)六方氮化硼納米片的方法。該方法利用溶劑分子與六方氮化硼表面之間的相互作用，并輔助長時間的超聲剝離獲得六方氮化硼納米片。超聲波功率對剝離后片層結構的形貌也有很大影響，功率越大，超聲所需要的時間越短，但是越容易破壞原有的結構，進而得到較小粒徑的納米片，隨著超聲功率的增加，剝離效率也逐漸提高。
液相剝離方法（圖源：《大學化學》）
（4）超臨界剝離法
超臨界剝離法是利用層間可揮發(fā)化合物的氣化－膨脹作用剝離層狀結構的方法。超臨界流體具有黏度低、表面張力小等特點，能輕易地插入到層狀結構中，因此，通過調控溫度和壓力便能實現(xiàn)超臨界流體在液態(tài)和氣態(tài)之間的轉變，進而促進層狀結構的剝離。
剝離法——氮化硼納米片企業(yè)的主流選擇
我國六方氮化硼納米片行業(yè)集中度較高，主要生產(chǎn)商包括浙江亞美納米科技有限公司、蘇州納樸材料科技有限公司等。采用的制備方法包括機械剝離法、液相超聲剝離法、化學氣相法等，目前，剝離法仍然是氮化硼納米片生產(chǎn)企業(yè)的主流選擇。
蘇州納樸材料科技有限公司以六方氮化硼微米粉為原料，經(jīng)機械剝離法制備得到六方氮化硼納米片，片徑大于1-2μm，厚度在4-10nm左右，具有柔韌性好、厚度小、高導熱性、低膨脹系數(shù)等優(yōu)異性能。
產(chǎn)品規(guī)格（圖源：蘇州納樸官網(wǎng)）
山東晶億新材料有限公司為解決現(xiàn)有制備技術中存在的問題，繼以有機溶劑作為剝離劑采用高壓剝離制備六方氮化硼納米片后，又發(fā)明了一種高效剝離制備方法，實現(xiàn)了5nm以下六方氮化硼納米片的制備，突破了六方氮化硼納米片厚度不能調控定制的限制，并解決了批量生產(chǎn)的技術問題。
（圖源：國家知識產(chǎn)權局）
丹東市化工研究所有限責任公司通過機械球磨法對亞微米級氮化硼進行有效剝離，大大增加了剝離效率，獲得的六方氮化硼納米片大小均勻、結晶度高、產(chǎn)率高，具有很高的生產(chǎn)和應用價值。
（圖源：國家知識產(chǎn)權局）
六方氮化硼納米片作為一種二維納米材料，在眾多高新技術領域擁有廣闊應用前景。伴隨本土企業(yè)自主研發(fā)實力提升，我國六方氮化硼納米片技術成熟度必將進一步提高，其應用范圍也將不斷拓展。
參考來源：
1.高曉紅等，氮化硼納米片剝離法制備及表面改性研究進展；
2.查向浩等，二維納米材料的研究進展；
3.趙瑞霞，納米纖維素/氮化硼納米片復合材料的制備及應用研宄
4.常泰維等，超越石墨烯，二維納米材料；
5.蘇州納樸材料官網(wǎng)、國家知識產(chǎn)權局、中國粉體網(wǎng)
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/梧桐）
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