根據(jù)萊斯大學(xué)的一項(xiàng)新發(fā)現(xiàn) - 以及之前的一項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)，氮化硼納米管已成為下一代復(fù)合材料和聚合物材料的有效構(gòu)件。

已知納米大米的科學(xué)家已經(jīng)找到了一種方法，可以利用該大學(xué)開創(chuàng)的化學(xué)過程來增強(qiáng)一類獨(dú)特的納米管?；瘜W(xué)家AngelMartí的Rice實(shí)驗(yàn)室利用Billups-Birch反應(yīng)過程來增強(qiáng)氮化硼納米管。

這項(xiàng)工作在美國化學(xué)學(xué)會期刊ACS Applied Nano Materials中有所描述。

與其碳表兄弟一樣，氮化硼納米管是六邊形陣列的軋制板。與碳納米管不同，它們是由交替的硼和氮原子制成的電絕緣雜化物。

Martí說，可以功能化的絕緣納米管將成為納米工程項(xiàng)目的重要組成部分。“碳納米管具有突出的性能，但你只能將它們用于半導(dǎo)體或金屬導(dǎo)電類型，”他說。“氮化硼納米管是可填補(bǔ)這一空白的互補(bǔ)材料。”

到目前為止，這些納米管一直堅(jiān)持抵抗功能化，使用化學(xué)添加劑“裝飾”結(jié)構(gòu)，使其能夠根據(jù)應(yīng)用進(jìn)行定制。賦予氮化硼納米管強(qiáng)度和穩(wěn)定性的特性，特別是在高溫下，也使得它們難以改性以用于生產(chǎn)先進(jìn)材料。

但由比利時化學(xué)榮譽(yù)教授愛德華比盧普斯開發(fā)的Billups-Birch反應(yīng)釋放了電子與其他原子結(jié)合，使Martí和主要作者Carlos de los Reyes能夠給電惰性氮化硼納米管帶來負(fù)電荷。

這反過來又打開了它們與其他小分子(包括脂肪族碳鏈)的功能化。

“功能化納米管會改變或調(diào)整它們的特性，”Martí說。“當(dāng)它們是純凈的時，它們可以分散在水中，但是一旦我們附著這些烷基鏈，它們就會非常疏水(避水)。然后，如果你把它們放在非常疏水的溶劑中，就像那些含有長鏈烴的溶劑一樣，它們是比原始形式更分散。

“這使我們能夠調(diào)整納米管的性質(zhì)，并且可以更容易地向復(fù)合材料邁出下一步，”他說。“為此，材料需要兼容。”

在他發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象之后，de los Reyes花費(fèi)了數(shù)月時間試圖可靠地再現(xiàn)它。“有一段時間我不得不每天做出反應(yīng)才能達(dá)到再現(xiàn)性，”他說。但事實(shí)證明這是一個優(yōu)勢，因?yàn)檫@個過程從開始到結(jié)束只需要一天。“這是使碳納米管功能化的其他工藝的優(yōu)勢。有些非常有效，但可能需要幾天時間。”

該過程開始于向納米管中添加純氨氣并將其冷卻至-70攝氏度(-94華氏度)。“當(dāng)它與鈉，鋰或鉀結(jié)合時 - 我們使用鋰 - 它會產(chǎn)生電子海洋，”馬蒂說。“當(dāng)鋰溶解在氨中時，它會排出電子。”

釋放的電子迅速與納米管結(jié)合，并為其他分子提供鉤子。德洛斯雷耶斯強(qiáng)化了比盧普斯 - 伯奇，他發(fā)現(xiàn)緩慢加入烷基鏈而不是一下子加入它們，提高了它們的結(jié)合能力。

研究人員還發(fā)現(xiàn)這個過程是可逆的。與燃燒掉的碳納米管不同，氮化硼納米管可以承受熱量。將功能化的氮化硼管放入600攝氏度(1,112華氏度)的爐子中，剝?nèi)ニ鼈兲砑拥姆肿硬⑹顾鼈兓謴?fù)到接近原始的狀態(tài)。

“我們稱之為去功能化，”馬蒂說。“你可以將它們用于一個應(yīng)用程序，然后去除化學(xué)基團(tuán)以重新獲得原始材料。這是材料帶來的另一個不同的東西。”