范德华块体资料,如六方氮化硼和石墨,在导热和高温结构资料等范畴有重要使用。但是这类范德华块体资料常常要在高于1000摄氏度的高温下烧结制备、能耗巨大。
3月15日,清华大学深圳世界研讨生院与中国科学院深圳先进技术研讨院、中国科学院金属研讨所、深圳理工大学(筹)协作团队的效果发表于《天然—资料》。研讨团队首先将六方氮化硼剥离为二维氮化硼纳米片,然后对纳米片进行加压密实化拼装,能够在近室温条件下(室温至60 摄氏度)“自下而上”地制备氮化硼块体资料。该办法将制备该类资料的能耗下降了至少一个数量级。
研讨团队从范德华资料的结构特性动身,因为该类资料的构筑单元之间主要以范德华力结合,只需这些构筑单元之间有纳米及亚纳米标准触摸,就能够激活范德华效果,完成无需高温烧结的范德华块体资料的制备。
为了验证这一主意,团队在近室温条件下约束了石墨烯、六方氮化硼、MXene、金属硫化物等二维纳米片,成功制备出一系列高密实化、高机械强度、纳米片高度定向拼装的范德华块体资料。一起,获益于温文的制备工艺,该办法可用于大规模、快速制备范德华块体资料,并使用于范德华块体资料的修正、外表压印等传统烧结法难以完成的使用。
该研讨提醒了纳米片外表吸附水分子的诱导效果是近室温拼装范德华块体资料的要害机制。在拼装进程初期,水作为润滑剂,可下降纳米片滑移和定向摆放进程中的摩擦力,促进密实化堆垛和高定向摆放,这一进程一起将水分子约束于二维纳米片构成的限域空间内,导致水分子脱附并快速逃逸出资料,其发生的毛细效果力拉近纳米片间的间隔,诱导范德华效果的构成。
该研讨提出了选用二维纳米资料为构筑单元拼装传统块体资料的研讨思维,为范德华块体资料的高效、低能耗、高质量制备及多组分设计供给了全新计划,也为纳米资料尤其是二维资料赋能传统资料加工供给了有力的试验及科学依据。