在化学中,结构就是一切。具有相同化学式的化合物可以具有不同的性质,具体取决于它们所组成的分子的排列。化学式不同但分子排列相似的化合物可以具有相似的性质。
石墨烯和一种称为六方氮化硼的氮化硼属于后一类。石墨烯是由碳原子组成的。氮化硼,BN,由硼和氮原子组成。虽然它们的化学式不同,但它们具有相似的结构——如此相似,以至于许多化学家将六方氮化硼称为“白色石墨烯”。
碳基石墨烯具有许多有用的特性。它薄而坚固,导热和导电性能良好,非常适合用于电子产品。
同样,六方氮化硼具有许多类似于石墨烯的特性,可以改善生物医学成像和药物输送,以及计算机、智能手机和LED。研究人员对这种氮化硼进行了多年的研究。
但是,六方氮化硼并不是这种化合物的唯一有用形式。
作为材料工程师,我们的研究团队一直在研究另一种称为立方氮化硼的氮化硼。我们想知道将六方氮化硼与立方氮化硼的特性相结合是否可以为更有用的应用打开大门。
六角形与立方形
正如您可能猜到的那样,六方氮化硼是排列成扁平六边形的氮化硼分子。它看起来像蜂窝状,像石墨烯。立方氮化硼具有三维晶格结构,在分子水平上看起来像钻石。
H-BN薄而柔软,用于化妆品中可赋予其丝滑质感。即使在极热下它也不会熔化或降解,这也使其可用于电子和其他应用。一些科学家预测它可以用来建造航天器的辐射屏蔽。
C-BN坚硬且耐磨。它在制造业中用于制造切削工具和钻头,即使在高温下也能保持锋利的边缘。它还可以帮助电子产品散热。
尽管h-BN和c-BN可能看起来不同,但当放在一起时,我们的研究发现它们比单独使用时具有更大的潜力。
这两种类型的氮化硼都导热并可以提供电绝缘,但其中一种是软氮化硼,另一种是硬氮化硼。因此,我们想看看它们是否可以一起使用来创造具有有趣特性的材料。
例如,结合它们的不同行为可以使涂层材料有效用于高温结构应用。C-BN可以对表面提供很强的附着力,而h-BN的润滑特性可以抵抗磨损。两者结合在一起可以防止材料过热。