近日，萊斯大學(xué)的科學(xué)家們通過“閃蒸”技術(shù)來合成石墨烯等物質(zhì)時，發(fā)現(xiàn)使用非碳導(dǎo)電添加劑可以直接合成氮化硼，其“渦輪層”性質(zhì)有利于機械剝離和更穩(wěn)定的分散體，可作為膜添加劑提升材料的耐腐蝕性。相關(guān)成果發(fā)表與先進材料期刊，論文地址：https://doi.org/10.1002/adma.202202666

大型電容器通過前驅(qū)體的直流放電已通過FJH工藝成功地將碳基起始材料轉(zhuǎn)化為大量的“渦輪層”石墨烯

閃光焦耳加熱（FJH，flash Joule heating）是此前萊斯大學(xué)開發(fā)的一種技術(shù)，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(nèi)將其加熱到2725攝氏度以上，生產(chǎn)低缺陷的高質(zhì)量石墨烯。

簡單說，F(xiàn)JH不需要熔爐、溶劑、反應(yīng)氣體或凈化步驟。它也產(chǎn)生很少的多余熱量，幾乎所有的能量都被導(dǎo)入目標(biāo)。除了碳，所有的元素都蒸發(fā)掉了。另外，它所生產(chǎn)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(shù)形成的石墨烯層則難以分離。科學(xué)家們指出，他們可以從幾乎任何含有碳的物質(zhì)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(chǎn)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(zhuǎn)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(chǎn)，而且?guī)缀醪豢赡芤砸兹芙獾男问缴a(chǎn)。氮化硼柔軟，因此經(jīng)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(shù)量的炭黑一起送入閃蒸室，具體取決于所需的產(chǎn)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(xué)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(chuàng)造了“腐蝕性電解質(zhì)的曲折擴散路徑”以到達銅，并且還阻止了金屬離子的遷移。

編譯整理 YUXI

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