六方片层氮化硼导热复合材料研究进展

近年来,随着电子技术领域朝着小型化,微型化发展,散热问题成了进一步提高其性能和可靠性的主要制约因素之一。六方氮化硼因为优异导热性、绝缘性、力学性能和结构稳定性,其复合材料在微电子领域发挥出巨大的优势。本文从六方氮化硼纳米片层的制备及提高六方氮化硼复合材料导热率两方面,介绍了目前相关领域的研究现状。     

原子氧对石墨烯膜电阻的影响

通过对石墨烯膜在原子氧辐照下电阻变化研究,并结合原子氧辐照前后石墨烯膜表面微观形貌分析,发现石墨烯膜会被原子氧剥蚀,膜厚逐渐减小直至完全剥蚀。石墨烯膜的电阻在原子氧辐照初期有所下降,之后开始上升。说明在原子氧辐照初期有石墨烯吸附氧原子的现象,在后期石墨烯膜电性能变化符合电阻定律。利用石墨烯剥蚀厚度或者石墨烯电阻变化数据两种方法都可以得到石墨烯膜剥蚀率,约为(1.2~1.3)×10-25cm3/atom。根据石墨烯膜电阻随原子氧注量的关系,提出一种新的原子氧探测器。     

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EI北大核心CSCD

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。     

不同粒径氮化硼对聚丙烯复合材料性能的影响

以聚丙烯(PP)为基体、不同粒径氮化硼(BN)为填充物,采用熔融共混的方法制备聚丙烯/氮化硼(PP/BN)复合材料。通过耐冲击性能、弯曲性能、拉伸性能分析和热分析,研究BN粒径对PP/BN复合材料性能的影响。结果表明：不同粒径BN均可提高复合材料的冲击强度,试验所用填充PP的两种粒径BN,在填充量为5%时均能让复合材料的冲击强度达到约3.65 kJ/m²,比纯PP基体的冲击强度增加了38.8%;与20μm粒径的BN相比,填充5μm粒径的BN可显著提高复合材料的抗弯折能力;填充两种粒径的BN,均能降低复合材料的拉伸强度和断裂伸长率,且在所研究范围内,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率与BN粒径关系不大;复合材料的熔体流动速率随两种粒径BN填充量的增大而表现出先增大后逐渐减小的趋势;填充两种粒径BN,均能提高复合材料的结晶温度,降低复合材料的结晶度,但熔融温度变化不大。     

耐原子氧聚酰亚胺材料的研究进展

自21世纪以来,航空航天方面的快速发展为人类日常通信、观察天文气相、探索宇宙等提供了重要的技术支持手段.其中,聚酰亚胺(PI)凭借其优异的耐高低温性能、力学性能、耐辐射性、电性能、耐溶剂性等成为不可或缺的航天器材料之一,且被广泛用作航天器的太阳电池阵列的柔性基板、多层热绝缘毯和电路系统的绝缘保护层.然而,航天器长期工作于低地球轨道,这一特殊环境中的原子氧(AO)具有高通量和强氧化性,它会快速侵蚀航天器表面的主要热控材料PI,使其光学、电学、力学等重要性能退化,从而导致航天器工作效率下降、使用寿命缩短、系统目标设计失败,严重阻碍航天事业的发展.多年来,针对上述问题,研究人员提出了多种解决办法并已取得较大进展.其中,在材料表面施加防护涂层已发展成为既能保护基材不受原子氧剥蚀、又能保持基底材料原有性能的方法,其适用于多种表面制作,工艺简单,应用广泛;而在耐原子氧聚酰亚胺新型材料方面,科研人员也克服困难,开发出性能更为优异、使用寿命更长的新材料.另外,由于特殊试验条件的限制,促使耐原子氧地面模拟实验发展迅猛,目前已提出多种模拟理论,并制造模拟器以辅助研究.本文对比了目前已商业化应用的聚酰亚胺材料的耐原子氧性能,介绍了耐原子氧的地面模拟试验方法的原理和分类,总结了耐原子氧聚酰亚胺材料的类别,包括防护涂层法和新型方法制备的耐原子氧聚酰亚胺材料,并对各种不同类型防护方法的优缺点进行了合理评判,指出耐原子氧聚酰亚胺材料的未来发展方向及应用前景.     

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物/六方氮化硼复合材料的制备及性能

利用双螺杆的强剪切作用,制备了丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂/六方氮化硼(h-BN)复合材料(ABS/h-BN),通过测定复合材料的热导率和电阻率,并借助拉伸试验、动态力学分析、热失重分析等手段,研究了h-BN添加量对复合材料导热性能、力学性能、耐热性能和电绝缘性能的影响。结果表明,h-BN在ABS基体中发生了取向,当h-BN质量分数为20%时,复合材料的热导率由0.176 W/(m·K)提高到0.404 W/(m·K),增加了129.6%,且拉伸强度由35.26MPa提高到38.45 MPa。ABS/h-BN复合材料有望应用于家电等的外壳材料。     

添加剂对乙基纤维素富氧膜性能的影响

研究了不同添加剂对乙基纤维素富氧膜性能的影响。结果表明,低分子向列液晶正庚基联苯腈(7CB)、低分子胆甾液晶油烯基胆甾醇碳酸脂(COC)以及过渡金属化合物二亚水杨基邻笨二胺钴[Co(Salphen)]的添加,皆可以较大程度地改进乙基纤维素高分子富氧膜的性能。过渡金属盐醋酸钴[Co(Ac)_2]仅能提高乙基纤维素富氧膜对富氧空气的透过性,而杂环化合物吡啶(PY)只能提高乙基纤维素富氧膜的氧氮分离性而在某种程度上却降低了对富氧空气的透过性。     

原子氧对加成型硅橡胶性能的影响

采用同轴源型原子氧发生装置对有机硅橡胶进行地面模拟试验,经扫描电镜(SEM)、X光电子能谱(XPS)、衰减全反射傅立叶变换红外光谱(ATR FT-IR)等分析,结果表明:分子量较低的基胶制备的硅橡胶具有较好的抗原子氧辐照能力;而添加有经硅酸钾包覆处理的ZnO填料的有机硅橡胶则耐原子氧作用变差.     

纳米羟基磷灰石/壳聚糖/羧甲基纤维素三元复合骨修复材料的制备和性能研究

用溶液共混法在常温常压下制备了不同比例的纳米羟基磷灰石/壳聚糖/羧甲基纤维素三元复合骨修复材料.用燃烧实验、IR、XRD、SEM及TEM对复合材料的组成结构及形貌进行了分析和观察,并初步研究了其力学性能.结果表明该复合材料中纳米羟基磷灰石均匀分散在壳聚糖和羧甲基纤维素网络结构中,三组分间还产生了一定的相互作用,其形态、尺寸及结构与自然骨类似,且其抗压强度比纳米羟基磷灰石/壳聚糖二元复合材料更高;同时,通过调节各组分比例,可制得不同抗压强度的复合材料.因此,该三元复合材料可望作为一种新型可降解的非承重部位骨修复材料,在生物医学材料的研究中具有重要意义.     

Polymer Brushes on Hexagonal Boron Nitride

Direct covalent functionalization of large‐area single‐layer hexagonal boron nitride (hBN) with various polymer brushes under mild conditions is presented. The photopolymerization of vinyl monomers results in the formation of thick and homogeneous (micropatterned, gradient) polymer brushes covalently bound to hBN. The brush layer mechanically and chemically stabilizes the material and allows facile handling as well as long‐term use in water splitting hydrogen evolution reactions.     

Piezoelectricity in Monolayer Hexagonal Boron Nitride

2D hexagonal boron nitride (hBN) is a wide-bandgap van der Waals crystal with a unique combination of properties, including exceptional strength, large oxidation resistance at high temperatures, and optical functionalities. Furthermore, in recent years hBN crystals have become the material of choice for encapsulating other 2D crystals in a variety of technological applications, from optoelectronic and tunneling devices to composites. Monolayer hBN, which has no center of symmetry, is predicted to exhibit piezoelectric properties, yet experimental evidence is lacking. Here, by using electrostatic force microscopy, this effect is observed as a strain-induced change in the local electric field around bubbles and creases, in agreement with theoretical calculations. No piezoelectricity is found in bilayer and bulk hBN, where the center of symmetry is restored. These results add piezoelectricity to the known properties of monolayer hBN, which makes it a desirable candidate for novel electromechanical and stretchable optoelectronic devices, and pave a way to control the local electric field and carrier concentration in van der Waals heterostructures via strain. The experimental approach used here also shows a way to investigate the piezoelectric properties of other materials on the nanoscale by using electrostatic scanning probe techniques.     

Phonon Polaritons in Monolayers of Hexagonal Boron Nitride

Phonon polaritons in van der Waals materials reveal significant confinement accompanied with long propagation length: important virtues for tasks pertaining to the control of light and energy flow at the nanoscale. While previous studies of phonon polaritons have relied on relatively thick samples, here reported is the first observation of surface phonon polaritons in single atomic layers and bilayers of hexagonal boron nitride (hBN). Using antenna‐based near‐field microscopy, propagating surface phonon polaritons in mono‐ and bilayer hBN microcrystals are imaged. Phonon polaritons in monolayer hBN are confined in a volume about one million times smaller than the free‐space photons. Both the polariton dispersion and their wavelength–thickness scaling law are altered compared to those of hBN bulk counterparts. These changes are attributed to phonon hardening in monolayer‐thick crystals. The data reported here have bearing on applications of polaritons in metasurfaces and ultrathin optical elements.     

六方氮化硼颗粒制备方法研究进展

概述了六方氮化硼颗粒制备方法及研究现状。介绍了先驱体法、化学气相沉积法、传统高温法、水(溶剂)热法等不同的制备方法,对合成六方氮化硼颗粒的工艺条件对颗粒形成的影响做了深入的综述。经过分析进一步得出高温精制及在焙烧时加入适量的助剂将会提高产物的结晶度和纯度,指出了各种制备方法的优劣及如何避免合成中存在的问题,并进一步展望了各种制备方法的前景。     

六方硼碳氮制备方法研究进展

B-C-N 材料的提出是由于氮化硼和碳材料具有特殊的优异性能,通过对不同结构 B-C-N 材料的研究发现,组成结构的差异导致其物理化学性能发生很大变化。其中,h-BCN 由于其禁带宽度和半导体特性可调而尤为引人关注。h-BCN 有平面和层状两种结构,基于目前两种结构的 h-BCN 制备方法的最新研究进展,简述了材料的结构、生长机理、性质和应用前景,分析了反应原料、温度和时间对 h-BCN 形成的影响,最后介绍了 h-BCN 亟待解决的问题和发展方向。     

NMR Studies of Submonolayer 3He Adsorbed on Hexagonal Boron Nitride

Results are reported for high frequency pulsed NMR studies of ³ He adsorbed on hexagonal boron nitride. The commensurate coverage, corresponding to a 0.75 fraction of a monolayer was studied. The temperature dependence of the nuclear spin-spin relaxation time was measured in the range of 0.1-2 K. From the relaxation times, the quantum mechanical exchange rates are calculated for a triangular array of ³ He atoms.