曾小亮研究團(tuán)隊(duì)通過還原氧化石墨烯輔助制備高彈性氮化硼納米管氣凝膠

中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院先進(jìn)電子材料中心曾小亮研究團(tuán)隊(duì)參與的研究在高彈性氮化硼納米管氣凝膠制備取得進(jìn)展。相應(yīng)成果為“Wang MM, Zhang T, Mao DS, et al.Highly compressive boron nitride nanotube aerogels reinforced with reduced graphene oxide [J].ACS Nano, 2019, 13: 7402-7409(還原氧化石墨烯增強(qiáng)的高彈性氮化硼納米管氣凝膠)”。

氮化硼納米管(BNNT)由于其優(yōu)異的導(dǎo)熱性、寬帶隙、儲(chǔ)氫能力、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性而引起了人們的極大關(guān)注。同時(shí)，BNNT 還具有強(qiáng)疏水性、表面官能團(tuán)缺失和難分散的性質(zhì)。雖然 BNNT 在制備和表面官能化方面已取得一定的進(jìn)展，但對(duì)于實(shí)際應(yīng)用來說，將一維 BNNT 組裝成三維結(jié)構(gòu)(如氣凝膠)仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。

該文利用具有雙親性和還原自組裝能力的氧化石墨烯(GO)作為 BNNT 的分散劑和交聯(lián)劑，通過水熱還原和冷凍干燥的方法制備 3D 氮化硼納米管/還原氧化石墨烯(BNNTs/rGO)氣凝膠。隨后對(duì)所制備的氣凝膠用真空浸漬法進(jìn)行聚乙二醇(PEG)填充，最終得到一種定形相變導(dǎo)熱復(fù)合材料。

結(jié)果顯示，通過簡(jiǎn)單的超聲-攪拌處理，BNNT 能夠在 GO 水溶液中穩(wěn)定地分散。所制備的 BNNTs/rGO 氣凝膠具有典型的三維蜂窩狀結(jié)構(gòu)，這賦予了氣凝膠良好的力學(xué)彈性(在循環(huán)壓縮 100 次后保持 85% 以上的最大應(yīng)力)。同時(shí)，氣凝膠的三維多孔結(jié)構(gòu)對(duì)相變材料聚乙二醇(PEG)起到包覆作用，能大大提升 PEG 的形狀穩(wěn)定性(100 ℃ 下持續(xù)加熱 10 min 不發(fā)生泄露)。

該工作為制備 3D BNNT 氣凝膠提供了一種簡(jiǎn)單、環(huán)保、無損的方法，可運(yùn)用于許多潛在的應(yīng)用，如高性能聚合物復(fù)合材料。

水熱還原和冷凍干燥法制備 BNNTs/rGO 氣凝膠