近日,萊斯大學的科學家們通過“閃蒸”技術來合成石墨烯等物質時,發現使用非碳導電添加劑可以直接合成氮化硼,其“渦輪層”性質有利于機械剝離和更穩定的分散體,可作為膜添加劑提升材料的耐腐蝕性。
大型電容器通過前驅體的直流放電已通過FJH工藝成功地將碳基起始材料轉化為大量的“渦輪層”石墨烯
閃光焦耳加熱(FJH,flashJouleheating)是此前萊斯大學開發的一種技術,它通過使用電容器組用高壓電轟擊碳粉,并在不到100毫秒的時間內將其加熱到2725攝氏度以上,生產低缺陷的高質量石墨烯。
簡單說,FJH不需要熔爐、溶劑、反應氣體或凈化步驟涂料在線coatingol.com。它也產生很少的多余熱量,幾乎所有的能量都被導入目標。除了碳,所有的元素都蒸發掉了。另外,它所生產的“渦輪層”石墨烯的錯位特性使其在懸浮于水或其他溶劑中時易于分離,而通過剝離技術形成的石墨烯層則難以分離。科學家們指出,他們可以從幾乎任何含有碳的物質中提取閃光石墨烯,如廢棄食品、塑料垃圾、木屑、橡膠輪胎、生物炭、煤炭和煉油產生的石油焦。他們甚至用咖啡渣制作閃光石墨烯。樣品中碳含量越高,就越容易轉化為石墨烯,而且制造一克閃光石墨烯只需要7.2千焦耳的電能,成本極低。
通過掃描電子顯微鏡看到的機械剪切閃光氮化硼顆粒。箭頭表示施加到材料上的剪切力方向。
回到本次研究,研究人員希望將FJH用于制備氮化硼和碳氮化硼,兩者都很難批量生產,而且幾乎不可能以易溶解的形式生產。氮化硼柔軟,因此經常用作潤滑劑和化妝品添加劑,還存在于陶瓷和金屬化合物中,以提高它們處理高溫的能力。將氨硼烷(BH3NH3)與不同數量的炭黑一起送入閃蒸室,具體取決于所需的產品。然后對樣品進行兩次閃蒸,第一次用200伏電壓對樣品中的外來元素進行脫氣,然后再用150伏電壓完成該過程,總閃蒸時間不到一秒。
研究人員將閃蒸氮化硼與聚乙烯醇(PVA)混合,將化合物涂在銅膜上,并將表面暴露在硫酸浴中進行電化學氧化。與單獨使用PVA或含有商用六方氮化硼的類似化合物相比,閃蒸化合物在保護銅方面的效果提高了92%以上。顯微圖像顯示該化合物創造了“腐蝕性電解質的曲折擴散路徑”以到達銅,并且還阻止了金屬離子的遷移。