纽弗科销售氮化硼陶瓷绝缘件

h-BN是一种具有极高热学和化学稳定性的宽带隙二维原子晶体。与石墨烯类似，单层h-BN具有六角蜂窝网状晶格结构和原子级平整的表面。多层h-BN的层与层之间依靠范德华力结合。上海微系统所研究人员发现如果将h-BN晶体置于氢气等离子体中处理，其表面会形成微米级大小可控的气泡。进一步测量发现h-BN晶体的层间堆叠形式以AA’方式为主，这种堆叠方式具有多孔对齐的特点。氢气进入等离子体状态后会产生大量的氢原子，这些氢原子可以克服h-BN电子云的阻挡，无损地穿透多层h-BN，并在其层间间隔处复合成为氢气分子。由于二维h-BN能阻挡气体分子通过，氢气**终被限制在h-BN层间间隔处并**终形成气泡。研究人员还发现采用这种等离子体工艺能够成功将氢分子从氩氢混合气中分离到h-BN夹层中形成气泡，甚至可以从甲烷或者乙炔等碳氢化合物气体中提取分离出氢气。 

研究人员还采用一台低温原子力显微镜对h-BN表面气泡进行测量，发现原先饱满的气泡在温度从34 K降至33 K的瞬间会突然消失，这一塌缩/膨胀过程可随降温/升温过程反复出现。该转变温度与氢气的液化温度点（33.18 K）一致，也间接证明了h-BN气泡中确为氢气。 

该研究工作成功利用了h-BN的特殊微观结构实现对氢元素的分离、提取及存储，同时可控的微米级气泡制备工艺也为基于二维原子晶体的微纳机电器件及力学研究提供了全新的方案。 

该研究工作由上海微系统所研究员王浩敏课题组、华中科技大学教授张道礼课题组、奥地利维也纳大学教授Jannik Meyer课题组、日本国家材料科学研究所教授Takashi Taniguchi课题组及东南大学教授倪振华课题组合作完成。工作获得国家重点研发计划、国家自然科学**面上项目、中科院先导B类和上海市自然科学**的资助。论文的**作者贺立为上海微系统所与华中科技大学联合培养的博士研究生，王浩敏与张道礼为共同通讯作者。 

以柔性可穿戴设备为例，随着现代设备的轻量化、小型化，热管理变得越来越重要，开发绝缘高导热材料也就越来越重要。

由澳大利亚研究理事会（Australian Research Council，ARC）通过科技成果转化奖项资助，由迪肯大学旗下机构主导完成的一项研究结果表明，单层六方氮化硼（BN）在室温下的导热系数达751W/mK，以单位重量计，在所有半导体和绝缘材料中第二高（译者注：金刚石为**高），且随着六方氮化硼的层数增加，导热系数逐步减小。这也意味着单层六方氮化硼将成为下一代柔性电子器件散热材料的**热门材料。

（a）1-3层Bn（b）单层BN，虚线为BN边缘（c）常见半导体和绝缘体

金刚石和立方氮化硼（cBN）原本是这类材料中导热系数**的，但由于生产成本以及脆性，很难在柔性设备中采用；还有**近发现的带隙1.5eV的高质量立方砷化硼（BAs）的导热系数可达约1000W/mK，但也在柔性上打了问号。相比之下，高定向热解六方氮化硼（highly oriented pyrolytic hexagonal BN，HOPBN）性能接近单晶氮化硼，尽管有许多晶界、缺陷和位错，但其导热系数在室温下仍高达400W/mK。

在此前的许多研究中发现，少层BN的导热性能甚至不如普通hBN块材，甚至曾有实验数据显示5层BN的热导率比11层BN更差。本次研究人员认为，之前存在hBN样品的缺陷问题。并且，样品转移过程中都涉及到了聚合物（如PMMA）的使用，存在残留污染。因此也不可避免地破坏了实验结果。

本次实验采用了透明胶带法制备单层BN（和当初的诺奖获得者制备石墨烯的方法类似），并采用了拉曼光谱法测量结果。研究人员将剥离的单层BN分别覆盖到了纳米氧化硅覆盖的硅基底和镀金硅基底上，两种基底都经过处理，配有预制微孔和沟槽，这是为了避免加热过程中气体膨胀。

**终，通过制备高质量单层BN并进行试验，研究人员揭示了该材料固有的热导率。结果表明，在半导体和绝缘体中，单层BN是除了金刚石和立方砷化硼以外热导率**的材料。但它同时还具备低密度、高强度、高韧性、高延展性、高稳定性、抗渗性等多重优势，这就使它的应用前途尤为广阔。