单层硼-一个潜在的2 d防腐涂层

一个跨学科组织的科学家和工程师已经合成一个六角氮化硼(hBN)单层显示一个优秀的耐蚀性,将来有可能被使用作为一个自动薄层防腐涂层。

氮化硼有多种结构形式。六角氮化硼是一种sp²类似于石墨烯混合生成二维表,采用共价结合Kekule-type结构与交替的硼和氮原子(六角数组)。

六角氮化硼是一种有用的材料带隙,高的热稳定性、化学稳定性和经常使用介质(绝缘)材料与碳,石墨烯-高导电材料。它可以承受的温度高达3000°C之前融化。

六角氮化硼发现的氧气和水,甚至在高温和氧化atm。不仅如此,作为涂层材料,六角氮化硼可以增加的开路电位和抑制氧化的材料涂层,即铜。

这并不是唯一的例子,一个2 d材料可以用来提供一个保护屏障。每个人最喜欢的单层石墨烯,可以作为一个电化学水障碍和抑制腐蚀。然而,石墨烯在本质上是一个quasi-metal和它所提供的保护是有限的长期使用。六角氮化硼在另一方面,有可能长期保护其绝缘特性抑制电子转移过程在很长一段时间。电子转移是腐蚀的基础,因此成为阻碍电子的便利时有限。

类似于石墨烯,氮化硼层由化学气相沉积(CVD)捏造,在较低的压力下,温度高。单层膜在本质上是统一的,只有最大厚度为0.45 nm这种材料可以自动形成一个薄涂层。

研究人员通过循环伏安法,阴极和阳极电流都无法穿透涂层和压抑了三个数量级。

六角氮化硼确实有一些潜在的涂层的限制。许多涂料可以应用多次,并有很强的每一层之间的相互作用,这对hBN并非如此。在一层的分子内的力量是强大的,多层hBN由弱的分子间作用力,如范德华和诱导偶极子的力量。

共识,多层hBN充当润滑剂幻灯片每层——一个类似的关系,存在石墨烯和石墨。流动性不提供足够的保护,水分子可以穿透层金属的正上方。这显示超过一层意义,它还允许水设置和建立表面的涂层,产生更大的机会涂层比孤立的水分子渗透。

这限制了潜在hBN单层涂层,但化学强,可以很容易地防止氧气和水分。单层也充当保形涂层,有效地外套整个表面。

表面一层hBN铜的腐蚀量提供了一个低于裸铜,由一个数量级。这是更有效的比石墨烯和其他腐蚀抑制层,以前被测试。

同时hBN仍然需要一些工作要带到一个商业水平作为一个自动薄腐蚀涂料,这是一个新奇的发现处于起步阶段,有长期潜力巨大,自动薄,腐蚀保护,各种铜(和潜在的其他金属)设备。

来源

Mahvash F。Eissa S。,Bordjiba T。Tavares a, C。,Szkopek T。、Siaj M。耐腐蚀的单层

在铜六角氮化硼,科学报告,2017,7,42139年

图片来源:shutterstock.com/OzgurCoskun

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