超硬材料網(wǎng)

        近日，天津大學(xué)新能源材料研究所與河北工業(yè)大學(xué)微納氮化硼材料重點實驗室密切合作，在立方氮化硼合成方面取得重要進(jìn)展，研究論文“photochemical synthesis of ultrafine cubic boron nitride nanoparticles at ambient conditions”發(fā)表在化學(xué)頂級期刊《德國應(yīng)用化學(xué)》上，并被選為熱點論文。         立方氮化硼是一種高硬度材料，且硬度隨著尺寸減小而急劇上升，被廣泛應(yīng)用于刀具材料、耐磨材料和高溫領(lǐng)域。但立方氮化硼只在高壓下才保持穩(wěn)定，合成立方氮化硼通常需要極高的壓力（數(shù)十萬個大氣壓）、極高的溫度（1000到2000攝氏度）和很長的時間（幾小時到幾天），目前合成的最小立方氮化硼粒徑為14納米。
        天津大學(xué)杜希文研究組在激光合成材料領(lǐng)域取得了多項開創(chuàng)性成果，率先實現(xiàn)了長脈寬激光可控合成納米材料。河北工業(yè)大學(xué)唐成春研究組成功實現(xiàn)了氮化硼基新材料的綠色合成、性能探索以及應(yīng)用開發(fā)。基于各自的優(yōu)勢，雙方合作開展激光合成立方氮化硼研究，嘗試了多種工藝路線和材料體系，最終利用激光輻照氨硼烷溶液，在常溫常壓下合成超細(xì)（3.5 nm）立方氮化硼納米顆粒。研究發(fā)現(xiàn)，一個氨硼烷分子可以三個極性溶劑分子結(jié)合形成一個基元，該基元可以同時吸收四個激光光子，并將能量傳遞到氨硼烷分子上，破壞其化學(xué)鍵，實現(xiàn)徹底脫氫。在強(qiáng)烈激光作用下，溶液中產(chǎn)生大量氮化硼分子，引起氮化硼顆粒的爆發(fā)式形核，從而獲得超細(xì)的氮化硼顆粒。超細(xì)納米顆粒的大曲率半徑會產(chǎn)生額外的表面壓力，使立方相在室溫下穩(wěn)定存在，最終得到了立方氮化硼顆粒。
        該工作取得了如下突破：1）首次報道了室溫常壓下合成立方氮化硼，并且合成速度極快，整個過程只需要10分鐘。2）首次合成了超細(xì)立方氮化硼顆粒，尺寸只有3.5納米，預(yù)計其硬度應(yīng)達(dá)到目前材料的最高值。3）實現(xiàn)了氨硼烷的一步快速徹底脫氫，為儲氫材料的快速放氫提供了新工藝。
        此項研究得到了國家自然科學(xué)基金的支持。