六方氮化硼的剥离改性与应用

      六方氮化硼(hBN),被称作“白色石墨烯”,具有优异的物理化学性能,例如耐强酸强碱、抗氧化性、耐高温性、高的热传导性和机械强度、润滑性以及宽的带隙等。由于这些特性,使其在航空航天、催化剂载体、电子封装和润滑剂等方面具有广泛的应用。

      但是对于这些应用来说还存在一个比较大的问题,即多层的六方氮化硼惰性比较大,不易于应用,要对其进行剥离与改性。本文主要研究了不同超声方式和溶剂对hBN剥离效果的影响,并利用球磨的方法来剥离与改性六方氮化硼,并通过水热法制备出六方氮化硼气凝胶,随后将六方氮化硼气凝胶与聚二甲基硅氧烷复合,形成具有高导热率的聚合物复合材料,具体实验内容如下:

      (1)采用超声剥离法对hBN进行剥离,并研究了超声剥离法各项参数(包括超声方式、溶剂类型等)对剥离效果的影响,进而找出一个最适宜的方法剥离hBN。通过粒径分析、AFM、Raman、FTIR等对剥离的少层hBN纳米片进行分析,说明得出溶剂的极性越大,表面活性剂的水溶性越大,路易斯碱的碱性越大,超声功率越大,剥离效果越好。

      (2)采用球磨法对hBN进行改性,并研究了球磨各项参数(包括球磨剂、球磨方式等)对改性效果的影响,通过FTIR、XPS说明以6-氨基己酸为球磨剂湿磨时改性效果最好,且用Raman、粒径分析、AFM、XRD等证明球磨法可以同时剥离和改性hBN。

      (3)采用水热法以及冷冻干燥的方法制备六方氮化硼气凝胶,并研究了水热各项参数(包括水热温度、水热时间、交联剂和hBN浓度等)对hBN气凝胶性能的影响,说明以抗坏血酸为交联剂,80℃水热24h得到的气凝胶最好,并与PDMS复合制备高导热率的复合材料。通过SEM和光学照片来说明气凝胶的结构和性能,通过导热测试来说明hBN气凝胶可以提高复合材料的导热率,通过压缩弹性测试说明了复合材料的力学性能。