Des expériences affinent le traitement du nitrure de bore hexagonal – Technoguide

Juste un peu de savon aide à nettoyer le processus difficile de préparation du nitrure de bore hexagonal bidimensionnel (hBN).

Les chimistes de l’Université Rice ont trouvé un moyen d’obtenir le maximum de nanofeuillets hBN 2D de qualité à partir de leur forme naturelle en vrac en les traitant avec un surfactant (alias savon) et de l’eau. Le tensioactif entoure et stabilise les paillettes microscopiques, en préservant leurs propriétés.

Des expériences menées par le laboratoire du chimiste du riz Angel Martí ont identifié le «point idéal» pour la fabrication de dispersions stables de hBN, qui peuvent être transformées en films antibactériens très minces qui supportent des températures allant jusqu’à 900 degrés Celsius (1652 degrés Fahrenheit).

Les travaux menés par Martí, l’ancienne Ashleigh Smith McWilliams et l’étudiante diplômée Cecilia Martínez-Jiménez sont détaillés dans la revue ACS Applied Nano Materials de l’American Chemical Society.

“Les matériaux en nitrure de bore sont intéressants, en particulier parce qu’ils sont extrêmement résistants à la chaleur”, a déclaré Martí. “Ils sont aussi légers que le graphène et les nanotubes de carbone, mais vous pouvez mettre du hBN dans une flamme et rien ne lui arrive.”

Il a déclaré que le hBN en vrac était bon marché et facile à obtenir, mais le transformer en blocs de construction microscopiques a été un défi. “La première étape consiste à pouvoir les exfolier et à les disperser, mais les recherches sur la façon de le faire ont été dispersées”, a déclaré Martí. “Lorsque nous avons décidé de définir une référence, nous avons constaté que les processus qui ont été extrêmement utiles pour le graphène et les nanotubes ne fonctionnent pas aussi bien pour le nitrure de bore.”

La sonication du hBN en vrac dans l’eau a réussi à exfolier le matériau et à le rendre soluble. “Cela nous a surpris, car les nanotubes ou le graphène flottent juste au-dessus”, a déclaré Martí. «Le hBN s’est dispersé partout, même s’il n’était pas particulièrement stable.

“Il s’est avéré que les bords des cristaux de nitrure de bore sont constitués de groupes amine et oxyde nitrique et d’acide borique, et tous ces groupes sont polaires (avec une charge positive ou négative)”, a-t-il déclaré. “Ainsi, lorsque vous les exfoliez, les bords sont pleins de ces groupes fonctionnels qui aiment vraiment l’eau. Cela n’arrive jamais avec le graphène.”

Des expériences avec neuf tensioactifs les ont aidés à trouver le type et la quantité appropriés pour empêcher le hBN 2D de s’agglutiner sans trop couper les flocons individuels pendant la sonication. Les chercheurs ont utilisé 1% en poids de chaque surfactant dans l’eau, ajouté 20 milligrammes de hBN en vrac, puis agité et soniqué le mélange.

La rotation des solutions résultantes à des taux faibles et élevés a montré que le plus grand rendement provenait du surfactant connu sous le nom de PF88 sous centrifugation à 100 gravités, mais les nanofeuilles de la plus haute qualité provenaient de tous les surfactants ioniques sous une centrifugation de 8000 g, avec la plus grande stabilité de la centrifugation ionique commune. surfactants SDS et CTAC.

DTAB – abréviation de bromure de dodécyltriméthylammonium – sous haute centrifugation s’est avéré le meilleur pour équilibrer le rendement et la qualité du hBN 2D. Les chercheurs ont également produit un film transparent à partir de nanofeuilles de hBN dispersées dans du SDS et de l’eau pour démontrer comment elles peuvent être transformées en produits utiles.

«Nous décrivons les étapes à suivre pour produire des flocons de hBN de haute qualité», a déclaré Martí. “Toutes les étapes sont importantes et nous avons pu mettre en évidence les conséquences de chacune.”

Source de l’histoire:

Matériel fourni par l’Université Rice. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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