Page 33 - 《精细化工》2021年第10期
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第 10 期               徐淑艳，等:  氮化硼纳米片制备及其改性复合材料导热性能研究进展                                   ·1963·


            题 [11] 。因此，需要进一步分析和研究来提高 BNNSs                     速和纯度对制备 BNNSs 膜的影响。测试和观察在不
            改性复合材料的导热性。                                        同前驱体流速和引入苯甲醚杂质的情况下 BNNSs
                 本文分别对 BNNSs 的制备和改性方法进行总                       膜的形貌。结果表明，前驱体流速较低时，随着晶
            结和分析，介绍 BNNSs 改性聚合物基复合材料的制                         体尺寸增大，BNNSs 的成核密度急剧减小，形成的
            备方法，在此基础上阐述了其导热机理，整理归纳                             BNNSs 膜具有平稳均匀的特点。较高的流速会形成
            影响其导热性能的因素，以期为 BNNSs 填料更好地                         更多的成核位点，使 BNNSs 的晶体尺寸变小。引入
            提高复合材料的导热性能提供参考。                                   杂质也会促进 BNNSs 的异相成核，使其表面变得粗
                                                               糙。ISMACH 等    [22] 采用低压 CVD 法制备了 BNNSs，
            1   BNNSs 的制备                                      以乙硼烷（B 2 H 6 ）和氨气（NH 3 ）为前驱体，研究
                                                               温度、压力、气体流速等因素对在镍（Ni）和蓝宝
                 BNNSs 的制备主要分为物理剥离的“自上而                        石衬底上生成 BNNSs 的影响。分析表明，在 Ni 衬
            下”和化学合成的“自下而上”两种体系                    [12] ，目前
                                                               底上生成的 BNNSs 膜厚度为 40~50 nm，在蓝宝石
            常用的方法有机械剥离法、化学气相沉积（CVD）                            衬底上生成的 BNNSs 膜厚度为 15 nm，且 BNNSs
            法、液相辅助剥离法和水热法等               [13] 。
                                                               生成速率较低。CHOU 等         [23] 研究发现，BNNSs 膜的
            1.1   机械剥离法
                                                               厚度与 Ni 衬底晶体的取向有关，厚度从 Ni（100）
                 机械剥离法是利用物理方法克服 h-BN 层间的
                                                               晶面到 Ni（111）晶面逐渐增大，在 Ni（110）晶面
            范德华力进行剥离，B 原子和 N 原子因电负性相差
                                                               达到最大值，并进一步解释了 B 和 N 沿 Ni/BNNSs
            较大，使 BNNSs 层内的 B—N 共价键具有部分离子                       界面在 Ni 基体表面扩散析出生成 BNNSs 膜的机理。
            性，增大了剥离难度。最早采用胶带剥离的方法                      [14] ，
                                                               1.3   液相辅助剥离法
            该方法制备的 BNNSs 层数较多且厚度较大                  [15] 。球
                                                                   液相辅助剥离法主要包括超声辅助和离子插层
            磨法是较为普遍的机械剥离法，利用球磨产生的剪
                                                               两种形式，具有成本低和操作简单的特点。超声辅
            切力进行剥离，该方法操作简单，可以在剥离的同                             助剥离法是对溶剂中的 h-BN 进行超声处理，利用
            时对 BNNSs 进行功能化处理。JI 等            [16] 用 β-环糊精
                                                               超声产生的剪切力和溶剂表面的张力在溶剂稳定的
            辅 助 球磨的 方 法制备 了 羟基化 的 BNNSs                        作用下破坏层间范德华力，对 h-BN 进行剥离，溶
            （OH-BNNSs），该方法具有环保简单和产量高的特                         剂分子和 BNNSs 表面有较好的亲和性，BNNSs 可
            点，OH-BNNSs 的横向尺寸为 1 μm，厚度为 3 nm，                   以稳定地分散在溶剂中。常用的溶剂主要包括 N,N-
            产率约为 60%。但在球磨过程中剧烈的剪切力会破                           二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基亚砜（DMSO）、N-
            坏晶体结构从而引入缺陷。LEE 等               [17] 在球磨的过程        甲基吡咯烷酮（NMP）、异丙醇（IPA）、乙醇等。
            中加入 NaOH 溶液作为润滑剂，明显减小了剪切力                          加入嵌段共聚物和表面活性剂也可以提高 BNNSs
            对 BNNSs 的破坏。通过机械球磨和化学反应协同的                         的剥离效率     [24-25] 。MUKHOPADHYAY 等    [26] 采用经
                                                   +
            方法制备了 OH-BNNSs，在碱性条件下，Na 和 OH                 −    典分子动力学方法建立了极性和非极性溶剂插入双
                                   −
            吸附在 BNNSs 表面，OH 对缺陷处的 B—N 键进行                      层 BNNSs 的模型。研究发现，极性溶剂受到层间静
            攻击，并沿着相邻单位进行传递直至达到边缘处，                             电相互作用和范德华力较小，比非极性溶剂更易剥
            引起 BNNSs 的卷曲，在球磨剪切力的作用下将其剥                         离出 BNNSs。DMSO 和 IPA  两种溶剂不仅剥离和分
            离。WU 等     [18] 通过对研磨球施加垂直载荷并结合超                   散 BNNSs 效果好，而且可以防止 BNNSs 的再聚集，
            声处理来控制剪切力，通过有限元仿真分析，将其                             是理想的分散剂。NIE 等         [27] 研究了水-醇簇对液相剥
            和传统球磨法进行对比，发现该方法增加了球磨过                             离法制备的 BNNSs 产率的影响。结果表明，水-醇
            程中的平均切向力和接触次数，降低了对 BNNSs                           簇的动态形成和尺寸影响了 BNNSs 的剥离。正丙醇
            的冲击作用，制备的 BNNSs 有较高的产率和较大的                         （NPA）比 IPA 的分子链长，疏水性的甲基较少，
            横向尺寸。                                              动态水-NPA 簇的尺寸大于动态水-IPA 簇，使用 IPA/
            1.2   CVD 法                                        水共溶剂制备 BNNSs 的产量是 NPA/水共溶剂的 2
                 CVD 法是气态的 N 源和 B 源在高温条件下进                     倍以上。
            行热分解和化学反应，在衬底上生成并沉积固体产                                 离子插层剥离法是将 h-BN 加入氢氧化物溶液
            物。制备的 BNNSs 具有比表面积大、晶体缺陷少、                         中，吸附在 h-BN 外表面的阳离子使层间发生卷曲，
                                                                                   −
            层数少的优点       [19] 。该方法有可控性好的特点，前驱                  扩大了层间间距，OH 进入层间通过反应加剧卷曲
            体、温度、衬底、压力等因素可以影响 BNNSs 的形                         程度，在超声作用下完成剥离。WANG 等                 [28] 研究离
            态和层数等      [20] 。ZHAO 等 [21] 研究了前驱体的初始流            子性质对剥离效率的影响。结果表明，阳离子粒径
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