水溶性PAM辅助球磨法:一种可大规模生产高产BN纳米片的工艺,用于提升润滑性能和太阳能热转换效率

《Industrial & Engineering Chemistry Research》:Water-Soluble PAM-Assisted Ball Milling: A Scalable Route to High-Yield BN Nanosheets for Enhanced Lubrication and Solar Thermal Conversion

【字体: 时间:2025年10月22日 来源:Industrial & Engineering Chemistry Research 3.9

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  采用聚丙烯酰胺(PAM)辅助球磨法实现了水相高效剥离产率达97.6%的超薄氮化硼纳米片(3nm厚,9层),表面羟基化显著提升其分散稳定性(zeta+1.14mV),同时兼具低摩擦系数(0.370)和优异太阳能热转换性能(27.7℃)。该绿色工艺适用于云母和石墨等层状材料的纳米剥离制备。

  
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我们展示了一种环保且可扩展的策略,通过水溶性聚丙烯酰胺(PAM)辅助的球磨法高产率地制备氮化硼纳米片(BNNSs)。该方法在20小时内实现了超薄氮化硼纳米片(平均厚度约为3.0纳米,约9层)高达97.6%的剥离效率,同时保持了其晶体完整性并诱导了表面羟基化。经过羟基化的氮化硼纳米片在水中表现出优异的分散稳定性(ζ电位:+1.14 mV),并具有双重功能增强效果:(1)优异的润滑性能,摩擦系数为0.370(比块状h-BN低20%),这归因于层间滑动的促进作用;(2)高效的太阳能热转换效率,在太阳光照射下可达到27.7°C(比块状h-BN高3.1°C),这是由于增强了光吸收和表面共振效应。该方法的通用性通过成功将云母和石墨剥离成高质量纳米片得到了验证。由于无需使用有机溶剂和后续处理,这种基于PAM的工艺为可持续、高性能纳米材料的生产树立了新的标杆,适用于节能的摩擦学和太阳能热应用领域。

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