氮化硼可能成为未来的二维材料

可以制作原子厚的材料的物理学令欧洲杯足球竞彩人迷人，丰富，变化。除了为凝聚物理论家和实验主义者提供游乐场，科学家们正在为2D材料，薄膜和纳米组提供广泛的应用。欧洲杯足球竞彩当然，最着名的是石墨烯和碳纳米管，其在碳的圆润化学柔性性质上运行。但是碳远离可以以这种方式操纵的唯一元素或化合物。

由于其高温回弹性和化学稳定性，氮化硼化合物是传统制造的。因此，它被用作高温陶瓷。然而，它的化学结构允许氮化硼纳米管的生产类似于碳纳米管。这些纳米管在1994年被预测并在第二年合成，它们有非常不同的性质;与碳纳米管不同的是，碳纳米管是电绝缘体，而且它们的热稳定性和化学稳定性都高于碳纳米管。这种增强的热稳定性——以及它们对中子辐射的增强抵抗力——意味着可以应用在外太空等极端环境中。

返回2015年，一群来自纽约州纽约州立大学的机械工程系的科学家展示了氮化硼纳米管可以每单位重量提供比其碳表辛含量更多的强度。结果已在应用物理字母中公布。通过自己，纳米管的强度类似于碳纳米管 - 但是当它们与聚合物接合时，氮化硼纳米管粘附到聚合物中粘附的事实使其成为碳的边缘。

“这些纳米复合材料中最薄弱的环节是聚合物和纳米管之间的界面，”长虹凯斯副教授表示。

通过检查这些复合材料可以撕裂的方式 - 并看到结构如何在扭转下响应 - 科学家能够确定粘合水平依赖于所用聚合物。

这种高强度的理论基础是，氮化硼是两种元素的化合物;因此电荷分布是不均匀的，因为氮原子比硼原子有更多的质子，并使电子电荷分布向其位置移动。这导致了纳米管和聚合物之间更强的电荷相互作用。

氮化硼纳米管的另一个优点是它们是压电的;在压力下，它们会产生电荷。2017年，人们发现了氮化硼的一个进一步的、可能非常重要的应用。莱斯大学的科学家们能够构建一个氮化硼泡沫，由二维六方氮化硼薄片组成，它可以吸收二氧化碳。

鉴于满足《巴黎协定》的许多预测都需要负的二氧化碳排放，科学家们一直在努力思考如何将二氧化碳从大气中吸走。经典的解决方案是使用生物燃料，并捕捉这些燃料燃烧时释放的二氧化碳——但根据一些预测，所需的生物燃料只会占用地球上太多的土地。由于这个原因，那些支持者“直接空气捕捉”都在寻找一种能从空气中吸收二氧化碳的材料，而且最好能在不消耗太多能量的情况下将其清洗干净。

硼氮化物泡沫似乎可能是一个有趣的候选人;在分子动力学模拟中，它可以吸收其二氧化碳中的340％的重量。它是多孔和可调的，这意味着它可以适应过滤许多不同种类的气体。通过冷冻干燥2D氮化硼，然后加入聚乙烯醇（PVA）来产生泡沫。

即使是非常少量的PVA也能起作用。它通过粘合h-BN片之间的连接点来帮助使泡沫变硬，同时，它几乎不会改变表面面积。

Chandra Sekhar Tiwary，作者之一，Rice博士后研究员

然后，这里的观点将蒸发氮化硼泡沫中的二氧化碳掉，曾经使用，使得材料可以重复使用以吸收更多的二氧化碳。不同的涂层似乎对泡沫产生不同的效果 - 当涂有聚合物PDMS时，泡沫成为可在生物医学或工业应用中使用的激光器的有效屏蔽。大米团队未来研究的最终目标将加强对泡沫孔径的控制，这可能将其转化为像分离油和水的任务的有用过滤器。

到目前为止，氮化硼的主要缺点是成本——这些碳纳米管的成本是1000美元/克，而碳纳米管的成本是10-20美元/克。然而，由于这种材料是相当新的，随着更有用的应用被发现，价格可能会下降，并开始批量生产;碳纳米管的价格曲线也类似。由于其增强的热稳定性和与聚合物的粘附性，它们很可能成为某些行业(如空气和太空)中最受青睐的纳米管材料，而且二氧化碳过滤潜力肯定会被进一步研究。

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