王恒博士在氮化硼纳米材料领域取得重要研究进展

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氮化硼纳米材料（纳米片、纳米管）具有优异力学和热学性能，以及独特的电学和光学性能，在高性能结构材料和功能复合材料领域具有广阔的应用前景。高质量氮化硼纳米材料的宏量制备是这类材料面临的巨大挑战之一；氮化硼纳米复合结构的构筑与复合原理是该领域的前沿科学问题之一。
        近日，我校材料科学与工程学院王恒博士联合武汉理工大学傅正义教授（共同通讯作者）等人开发了基于“H3BO3-NH3·H2O-H2O化学反应”与“化学气相沉积（CVD）”相结合的新技术，制备出横向尺寸达1 μm，厚度小于10 nm，无基底、无催化剂、垂直取向的氮化硼纳米片（图1）。基于中间过程产物的微观结构演变、物相组成和表面化学成分的变化，团队提出了“表面扩散”机理主导该体系中氮化硼纳米片的形成（图2）。相关工作以“Surface-diffusion mechanism for synthesis of substrate-free and catalyst-free boron nitride nanosheets”为题发表在硅酸盐领域顶级期刊Journal of the European Ceramic Society（2020, 40 (15), 5324-5331）上。

图1制备的氮化硼纳米片的微观结构。

Figure1. Microstructureofthesynthesizedboron nitride nanosheets.

图2.氮化硼纳米片的形成过程示意图。

Figure2.Schematic drawing of the growth process for boron nitride nanosheets.

       为构筑多维度的氮化硼纳米复合结构，充分发挥多种氮化硼纳米材料的优势，团队成员在合成硼-氮前驱体时引入过渡金属催化剂，经氨气气氛CVD系统中高温反应后，在氮化硼纳米片上原位形成氮化硼纳米管，制备出氮化硼纳米片-纳米管复合结构，阐明了“表面扩散”和“固-液-固”联合作用机理主导该体系中氮化硼纳米复合结构的形成（图3）。相关工作以“Large‐scale synthesis and growth mechanism of boron nitride nanocomposite assembled by nanosheets and nanotubes”为题发表在硅酸盐领域顶级期刊Journal of the American Ceramic Society（2020, 103 (10), 5594-5598）上。

图3氮化硼纳米片-纳米管复合结构的微结构演变过程。

Figure 3.The microstructural evolution and expectation of the boron nitride nanocomposite assembled by nanosheets and nanotubes.

        王恒，材料科学与工程学院无机非金属材料工程教研室青年教师，2019年12月博士毕业于武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室，博士期间赴英国埃克塞特大学（University of Exeter）进行访学研究，2020年1月加盟我校材料科学与工程学院。主要研究方向为无机纳米材料、先进结构陶瓷与陶瓷分离膜材料；以第一作者在Scripta Mater, J Am Ceram Soc, J Eur Ceram Soc, Ceram Int,人工晶体学报,硅酸盐通报等期刊上发表学术论文10篇；申请国家发明专利6项，已授权4项；主持（获批）国家自然科学基金青年科学基金项目和武汉工程大学科学研究基金各1项。


       文章来源：武汉理工大学
        傅正义，男，1963年1月生，湖北随州人。工学博士、武汉理工大学教授、博士生导师，材料加工工程学科首席教授，2000年9月受聘为“长江学者奖励计划”之材料加工工程学科特聘教授。现为中国复合材料学会理事、《复合材料学报》副主编、中国材料研究学会青工委理事、《Journal of Materials Science and Engineering 》副主编，国家863高技术计划新材料领域结构材料主题组专家。1990年10月至1991年10月于美国University of California, Davis 完成中美联合培养博士论文工作。