氮化硼纳米管成为下一代复合材料的有效构建模块

      基于Rice大学的一项新发现，氮化硼纳米管已成为下一代复合材料和聚合物材料的有效构建模块，并且是之前的一个。

      已知纳米水稻的科学家们已经找到了一种使用在大学率先推出的化学工艺来提升独特纳米管类型的方法。化学家安吉尔马蒂的大米实验室利用比卢普斯 - 桦木反应过程来增强氮化硼纳米管。

      这项工作在美国化学学会期刊ACS Applied Nano Materials中描述。

      氮化硼纳米管，像它们的碳同类，是六边形阵列的轧制片。与碳纳米管不同，它们是由硼和氮原子交替组成的电绝缘混合物。

      马蒂说，绝缘纳米管可以被官能化将成为纳米工程项目的宝贵基石。“碳纳米管具有出色的性能，但只能用半导体或金属导电类型获得它们，”他说。“氮化硼纳米管是补充材料，可以填补这一空白。”

      到目前为止，这些纳米管已经坚定地抵制功能化，即使用化学添加剂对结构进行“装饰”，从而使其能够根据应用进行定制。赋予氮化硼纳米管强度和稳定性的特性，特别是在高温下，也使得它们难以修改以用于先进材料的生产。

      但由比利时化学大学教授爱德华比卢普斯发明的比卢普斯 - 伯奇反应释放了电子与其他原子结合，使马蒂和主要作者卡洛斯德洛斯雷耶斯给电惰性氮化硼纳米管负电荷。

      反过来，这又打开了它们与包括脂肪族碳链在内的其他小分子的官能化。

     “功能化纳米管改变或调整它们的性质，”马蒂说。“当它们纯净时，它们可以分散在水中，但是一旦我们将这些烷基链连接起来，它们就非常疏水（避水）。然后，如果将它们放入非常疏水的溶剂中，如长链碳氢化合物，比原始形式更可分散。

     “这使我们能够调整纳米管的性质，并使其更容易向复合材料迈出下一步，”他说。“为此，材料需要兼容。”

      在他发现这种现象之后，德洛斯雷耶斯花费了数月的时间试图可靠地复制它。“有一段时间我必须每天都做出反应才能获得可重复性，”他说。但结果是一个优势，因为这个过程只需要从开始到结束一天。“这是与其他工艺相比碳纳米管功能化的优势，有些非常有效，但可能需要几天时间。”

      该过程始于向纳米管添加纯氨气并将其冷却至-70摄氏度（华氏-94华氏度）。“当它与钠，锂或钾结合时 - 我们使用锂 - 它会产生电子海，”马蒂说。“当锂溶解在氨中时，它会排出电子。”

      释放的电子很快与纳米管结合并为其他分子提供钩子。德洛斯雷耶斯加强比卢普斯 - 伯奇时，他发现缓慢加入烷基链，而不是一次加入，提高了他们的绑定能力。

      研究人员还发现这个过程是可逆的。与燃尽的碳纳米管不同，氮化硼纳米管可以承受高温。将功能化的氮化硼管放入600摄氏度（华氏1,112华氏度）的炉中，剥离它们中的添加分子，并使它们返回到几乎原始状态。