氮化硼是一種用途廣發(fā)的化工添加產(chǎn)品，最早問世于100多年以前，氮化硼不僅其結構而且其性能也與石墨極為相似，且自身潔白，所以俗稱：白石墨。從中國國內看,氮化硼發(fā)展突飛猛進，1963年開始BN粉末的研究,1966年研制成功，1967年投入生產(chǎn)并應用于我國工業(yè)和尖端技術之中，營口天元化工是國內最先從事氮化硼精細化工研發(fā)生產(chǎn)的企業(yè)之一。

美國一賓夕法尼亞州立大學的一組研究人員稱，一種新型的輕質復合材料可在柔性電子設備、電動汽車和航空航天應用中的儲能方面有所應用，在可適應的高溫度運行狀態(tài)，遠遠高于目前的商用聚合物。這種基于聚合物的超薄材料可以使用已經(jīng)可在工業(yè)中使用相應的技術生產(chǎn)。

    這是在電容器用高溫電介質實驗室所做的一系列工作的一部分。在此之前的工作，已經(jīng)開發(fā)了一種氮化硼納米片和介電聚合物的復合材料，但意識到要實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟還存在尺度的問題。

    上圖所示是一種附有六方氮化硼(HBN)納米薄膜的聚醚酰亞胺，其性能明顯優(yōu)于相關的競爭材料，其可使用的溫度正是電動汽車和航天動力應用的需要。圖片來源：賓州州立大學

    可擴展性或在商業(yè)上相關設備上制造先進材料一直是學術實驗室開發(fā)的許多新的二維材料所面臨的挑戰(zhàn)。

    “從軟材料的角度來看，2D材料是迷人的，但如何大規(guī)模生產(chǎn)它們是一個問題，”Wang說。此外，能夠將它們與聚合材料結合起來是未來柔性電子應用和電子設備的一個關鍵特性。”

    六方氮化硼是一種具有高機械強度的寬帶隙材料。它的寬帶隙使它成為良好的絕緣體，保護PEI薄膜在高溫下不發(fā)生介質擊穿，這也是其他聚合物電容器失效的原因。在超過176華氏度的工作溫度下，目前最好的商用聚合物就開始失去效率，但六方氮化硼包覆PEI可以在392華氏度下高效率地工作。即使在高溫下，涂層PEI在55000次充放電循環(huán)中仍保持穩(wěn)定。

    “從理論上講，所有這些聚合物表現(xiàn)出的高性能，都具有很高的商業(yè)價值，可涂覆一層硼材料阻止電荷注入，”王說。“我認為這將使這項技術在未來商業(yè)化中可行。”

    Alem說，“利用二維晶體制作的設備在實驗室中很多，但缺陷使他們存在制造問題。有一個大的帶隙材料，如氮化硼，它做得很好，盡管小的微觀結構的功能可能并不理想。

    第一性原理計算確定了電子屏障，在PEI/六方氮化硼的結構和界面的金屬電極應用于結構提供的電流明顯高于典型的金屬電極的介電聚合物的接觸形式，使它更難利用電極注入實現(xiàn)充電。這項工作是由賓州大學材料科學與工程的Long-QingChen教授和DonaldW.Hamer教授的研究小組研究完成。

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