Investigadores chinos informaron recientemente sobre un proceso mecánico innovador para exfoliar de forma controlada nanoláminas de nitruro de boro hexagonal (h-BNNS). Física (LICP) de la Academia China de Ciencias (CAS).

Los h-BNNS, con una estructura de panal similar al grafeno, muestran excelentes propiedades químicas y físicas, como alta conductividad térmica, buena resistencia a la oxidación, notable resistencia mecánica, baja constante dieléctrica, excelente lubricidad, excelente biocompatibilidad y propiedades ópticas. .

Dadas estas características, los h-BNNS son materiales prometedores para diversas aplicaciones, incluidos dispositivos electrónicos de alto rendimiento, sustratos dieléctricos, gestión térmica, lubricación, sensores, catalizadores y adsorbentes. Como resultado, desarrollar un método simple, controlable y escalable para producir h-BNNS de alta calidad para aplicaciones comerciales es una necesidad urgente.

En su nueva investigación, ZHANG y su equipo propusieron un enfoque escalable y controlable para exfoliar h-BNNS de alta calidad a partir de hojuelas de h-BN.

"Este método se basa en la reducción eficiente de la interacción entre capas de h-BNNS mediante la rápida expansión del volumen de agua en la formación de hielo", dijo Zhang.

En general, los h-BNNS se pueden preparar mediante un proceso de deposición química de vapor (CVD) y exfoliación física. CVD puede producir h-BNNS monocapa de cristal único a escala de oblea, mientras que el proceso de exfoliación física puede lograr una producción escalable de h-BNNS de tamaño pequeño.

Basándose en simulaciones de dinámica molecular, los investigadores sugirieron que los grupos -OH pueden provocar una distorsión estructural local en los defectos/bordes de las escamas de h-BN para formar una "entrada" para las moléculas de agua que entran en la capa intermedia de h-BNNS. Esto, a su vez, presenta una cantidad suficiente de enlaces de hidrógeno de vida relativamente larga que pueden generar núcleos iniciales bastante compactos para la nucleación del hielo.

Los núcleos iniciales luego cambian lentamente de forma y tamaño hasta que alcanzan una etapa que permite una rápida expansión a medida que la temperatura cae bruscamente. Esto da como resultado un aumento en el espacio entre capas y una reducción de las fuerzas entre capas entre capas de h-BNNS adyacentes, así como una exfoliación eficiente de h-BNNS durante la ultrasonicación posterior.

"Al ajustar los parámetros, este proceso de exfoliación se puede usar para producir grandes cantidades de diferentes h-BNNS de alta calidad", dijo el Dr. An Lulu, primer autor del estudio.

"Este método ofrece un método respetuoso con el medio ambiente para exfoliar los h-BNNS con un espesor controlable mediante un rápido proceso de congelación de agua y ultrasonicación posterior. Estos h-BNNS obtenidos se pueden utilizar como aditivos poliméricos, rellenos termoconductores y retardantes de llama", dijo Prof. Yu Yuanlie, autor correspondiente del estudio.

Este estudio fue publicado en Cell Reports Physical Science . + Explora más

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