По их словам, один или несколько слоев материала, иногда называемого «белым графеном», предохраняют материалы от окисления — или ржавчины — до 1100 градусов по Цельсию (2012 градусов по Фаренгейту), и их можно сделать достаточно большими для промышленного применения.Исследование Райса, проведенное учеными-материаловедами Пуликелем Аджаяном и Джун Лу, опубликовано сегодня в онлайн-журнале Nature Communications.
Предотвращение окисления — это уже большой бизнес, но сейчас нет доступных продуктов, которые работают в масштабах, предлагаемых лабораторией риса. Исследователи видят потенциал для очень больших листов h-BN толщиной всего в несколько атомов, сделанных с помощью масштабируемых методов осаждения из паровой фазы.«Мы думаем, что это открывает новые возможности для двумерных материалов», — сказал Лу, доцент кафедры машиностроения и материаловедения. «Все говорят об этих материалах для электронных или фотонных устройств, но если это удастся реализовать в больших масштабах, это охватит широкий спектр приложений».
Лу сказал, что ультратонкая защита h-BN может найти место в турбинах, реактивных двигателях, при разведке нефти или под водой или в других суровых условиях, где минимальный размер и вес будут преимуществом, хотя износ и истирание могут стать проблемой, и необходимо работать с оптимальной толщиной. для конкретных приложений.По его словам, он также фактически невидим, что может сделать его полезным для защиты солнечных элементов от элементов. «По сути, это может быть очень полезное покрытие из конструкционного материала», — сказал Лу.
Исследователи сделали небольшие листы h-BN с помощью химического осаждения из паровой фазы (CVD) — процесса, который, по их словам, должен быть масштабируемым для промышленного производства. Сначала они вырастили тонкий материал на никелевой фольге и обнаружили, что он выдерживает высокие температуры в богатой кислородом среде. Они также вырастили h-BN на графене и обнаружили, что могут переносить листы h-BN на медь и сталь с аналогичными результатами.«Что удивительно, так это то, что эти слои ультратонкие и выдерживают такие сверхвысокие температуры», — сказал Аджаян. «При ширине в несколько нанометров это абсолютно неинвазивное покрытие.
Они почти не занимают места».Ведущие авторы — научный сотрудник Райс Чжэн Лю и аспирант Юнцзи Гун. Соавторы — аспирантка Райс Лулу Ма и старший научный сотрудник Роберт Вайтай; Ву Чжоу, научный сотрудник Вигнера, и Хуан Карлос Идробо, научный сотрудник Окриджской национальной лаборатории; Цзинцзян Ю из Agilent Technologies; Джейл Юнг, научный сотрудник Национального университета Сингапура и научный сотрудник Техасского университета в Остине; и Аллан Макдональд, профессор кафедры регентов Фонда Сида У. Ричардсона Техасского университета в Остине.
Аджаян — профессор Бенджамина М. и Мэри Гринвуд Андерсон в области машиностроения, материаловедения и химии в Райс.Исследовательское бюро армии, Управление военно-морских исследований, Фонд Уэлча, Корейский институт машин и материалов, Национальный научный фонд, Национальная лаборатория Окриджа и Министерство энергетики поддержали исследование.