当前位置:首页 >> 学术资讯 >> 科研信息

深圳国际研究生院苏阳团队合作发现近室温制备范德华块体材料的新方法

2024/03/21

 范德华块体材料,如六方氮化硼和石墨,在导热和高温结构材料等领域有重要应用。然而这类范德华块体材料通常需要在高于1000°C的高温下烧结制备,能耗巨大。近日,清华大学深圳国际研究生院苏阳副教授和中国科学院深圳先进技术研究院与中国科学院金属研究所、深圳理工大学(筹)成会明院士团队发现,首先将六方氮化硼剥离为二维氮化硼纳米片,然后对纳米片进行加压密实化组装,可以在近室温条件下(室温至60°C)“自下而上”地制备氮化硼块体材料。该方法将制备该类材料的能耗降低了至少一个数量级。

研究团队从范德华材料的结构特性出发,由于该类材料的构筑单元之间主要以范德华力结合,只要这些构筑单元之间存在纳米及亚纳米尺度接触,就可以激活范德华作用,实现无需高温烧结的范德华块体材料的制备。为了验证这一想法,团队在近室温条件下压制了石墨烯、六方氮化硼、MXene、金属硫化物等二维纳米片,成功制备出一系列高密实化、高机械强度、纳米片高度定向组装的范德华块体材料。同时,受益于温和的制备工艺,该方法可用于大规模、快速制备范德华块体材料,并可应用于范德华块体材料的修复、表面压印等传统烧结法难以实现的应用。

undefined

图1.二维纳米片制备范德华块体材料的示意图、六方氮化硼块体材料的机械强度及微观结构表征

研究进一步揭示了纳米片表面吸附水分子的诱导作用是近室温组装范德华块体材料的关键机制。在组装过程初期,水作为润滑剂,可降低纳米片滑移和定向排列过程中的摩擦力,促进密实化堆垛和高定向排列;这一过程同时将水分子限制于二维纳米片形成的限域空间内,导致水分子脱附并快速逃逸出材料,其产生的毛细作用力拉近纳米片间的距离,诱导范德华作用的形成。

undefined

图2.近室温制备范德华块体材料的机制及应用

研究提出了采用二维纳米材料为构筑单元组装传统块体材料的研究思想,为范德华块体材料的高效、低能耗、高质量制备及多组分设计提供了全新方案,这也是纳米材料尤其是二维材料赋能传统材料加工的有力实验及科学证据。

相关研究成果以“近室温下水辅助密实化纳米片制备其范德华块体材料”(Near-room-temperature Water-mediated Densification of Bulk van der Waals Materials from Their Nanosheets)为题,于3月15日发表于《自然·材料》(Nature Materials)期刊。

成会明院士、苏阳为论文通讯作者,清华大学深圳国际研究生院博士后朱九一(现为中国科学院过程工程研究所副研究员)、清华大学深圳国际研究生院2020级博士生李飞和中国科学技术大学近代力学系2021级博士生侯远震为共同第一作者。论文的其他重要合作者包括中国科学技术大学教授吴恒安、王奉超,中国科学院金属研究所研究员杜金红等。研究得到科技部、国家自然科学基金委、深圳市科创委等的支持。


版权声明:
文章来源清华新闻网,分享只为学术交流,如涉及侵权问题请联系我们,我们将及时修改或删除。

相关学术资讯
近期会议

2026年智慧交通与检测技术国际会议(ITDT 2026)(2026-03-25)

2026年第六届智能机器人系统国际会议(ISoIRS 2026)(2026-03-27)

2026年人工智能教育技术与数据科学国际学术会议(AIETDS 2026)(2026-03-27)

2026年IEEE第八届软件工程和计算机科学国际会议(CSECS 2026)(2026-04-17)

第十五届春季国际工程与技术大会 (SCET 2026)(2026-04-17)

2026年金融科技、创新与信息技术国际会议(2026-04-18)

2026年多尺度人工智能国际会议(MAI 2026)(2026-04-24)

第三届机器学习与智能计算国际学术会议(MLIC 2026)(2026-04-24)

2026 空天信息与产业创新国际学术研讨会暨第二届中国——塞尔维亚空天技术与产业应用研讨会(ISA3I 2026)(2026-04-24)

数字化教育系统与计算机科学国际学术会议(2026-04-24)

2026数字化经济、管理科学与企业管理国际会议(ICDEMSCM 2026)(2026-4-30)

2026年视频信号、数字媒体与影视国际会议(ICVSDMFT 2026)(2026-5-27)

2026年艺术设计与数字化系统国际会议(ICADDS 2026)(2026-6-28)

2026年艺术、文学与创新教育国际会议(ICLAIE 2026)(2026-3-29)

2026年数字技术与人文历史国际会议(ICDTHH 2026)(2026-4-30)

2026年智慧城市与大数据国际会议(ICSCBD 2026)(2026-4-28)

第四届化学、能源科学与环境工程国际会议(CESEE 2026)(2026-5-27)

2026年计算生物学与生物信息学国际会议(ICCBB 2026)(2026-4-28)

2026年国际教育,多媒体与社会发展国际会议(ICEMSD 2026)(2026-3-29)

2026年区块链、可信计算与数据安全国际会议(BTCDS 2026)(2026-3-27)

小贴士:学术会议云是学术会议查询检索的第三方门户网站。它是会议组织发布会议信息、众多学术爱好者参加会议、找会议的双向交流平台。它可提供国内外学术会议信息预报、分类检索、在线报名、论文征集、资料发布以及了解学术资讯,查找会服机构等服务,支持PC、微信、APP,三媒联动。
综合推荐区

学术科研网址导航,430+站,定制学术书签

2026年第五届云计算、计算机视觉和图像处理.

2026年动力学与机械工程国际学术研讨会 (.

2026年IEEE第八届软件工程和计算机科学.

2026年第八届计算机图形学、图像与可视化国.

第八届信息科学、电气与自动化工程国际学术会议.

第三届机器学习与智能计算国际学术会议(MLI.

第六届自动化控制、算法与智能仿生国际学术会议.

2026 年第三届计算,机器学习与数据科学国.

第十三届先进制造技术与材料工程国际学术会议 .

第二届人工智能与产品设计国际学术会议 (AI.

2026年多尺度人工智能国际会议(MAI 2.

2026年量子计算与人工智能国际学术会议(I.

2026年第六届计算机视觉与模式分析国际学术.

第七届机械仪表与自动化国际学术会议(ICMI.

2026年第四届亚洲机器学习、算法与神经网络.

2026年第四届亚洲计算机视觉、图像处理与模.

2026年人工智能与数据挖掘国际学术会议(A.

2026年IEEE第七届计算,网络与物联网国.

2026年第五届网络、通信与信息技术国际会议.

2026年智能机器人与控制技术国际会议(CI.

2026年传感器技术、自动化与智能制造国际会.

2026年智能系统与计算国际会议 (ICIS.

2026年电子, 通信与计算机科学国际会议 .

2026年IEEE第三届先进机器人, 自动化.

2026年第七届控制, 机器人与智能系统国际.