Rice University-forskare har upptäckt att ark av hexagonal bornitrid (h-BN) så lite som en atomtjock kan skydda metaller i tuffa miljöer med upp till 1, 100 grader Celsius. Den översta bilden visar obelagt nickel oxiderat efter exponering för hög temperatur i en syrerik miljö. Den andra visar nickel exponerat för samma förhållanden med en 5-nanometer beläggning av h-BN. Den tredje visar elektronmikroskopbilder av två, tre, fyra och många lager h-BN-filmer. Den nedre bilden av ett h-BN-ark visar det hexagonala arrangemanget av kväve (ljusa) och boratomer. Kredit:Zheng Liu
(Phys.org) — Atomtunna ark av hexagonal bornitrid (h-BN) har fördelen att skydda det som finns under från att oxidera även vid mycket höga temperaturer, Rice University forskare har upptäckt.
Ett eller flera lager av materialet som ibland kallas "vit grafen" hindrar material från att oxidera – eller rosta – upp till 1, 100 grader Celsius (2, 012 grader Fahrenheit), och kan göras tillräckligt stor för industriella applikationer, sa de.
Rice-studien ledd av materialforskarna Pulickel Ajayan och Jun Lou dyker upp i onlinetidskriften Naturkommunikation .
Förebyggande av oxidation är redan big business, men inga tillgängliga produkter fungerar nu i den skala som Rice lab föreslår. Forskarna ser potential för mycket stora ark av h-BN endast några få atomer tjocka gjorda av skalbara ångavsättningsmetoder.
"Vi tror att detta öppnar upp nya möjligheter för tvådimensionellt material, sa Lou, en docent i maskinteknik och materialvetenskap. "Alla har pratat om detta material för elektroniska eller fotoniska enheter, men om detta kan realiseras i stor skala, det kommer att täcka ett brett spektrum av tillämpningar."
Lou sa att ultratunt h-BN-skydd kan hitta en plats i turbiner, jetmotorer, oljeprospektering eller undervattens- eller andra tuffa miljöer där minimal storlek och vikt skulle vara en fördel, även om slitage och nötning kan bli ett problem och optimala tjocklekar måste utarbetas för specifika applikationer.
Det är faktiskt också osynligt, vilket kan göra det användbart för att skydda solceller från väder och vind, han sa. "Väsentligen, detta kan vara en mycket användbar beläggning av strukturmaterial, " sa Lou.
Forskarna gjorde små ark av h-BN via kemisk ångdeposition (CVD), en process som de sa borde vara skalbar för industriell produktion. De odlade först det tunna materialet på nickelfolie och fann att det tål höga temperaturer i en syrerik miljö. De odlade också h-BN på grafen och fann att de kunde överföra ark av h-BN till koppar och stål med liknande resultat.
"Det som är fantastiskt är att dessa lager är ultratunna och de tål så extremt höga temperaturer, "Ajayan sa. "Vid några nanometer bred, de är en helt icke-invasiv beläggning. De tar nästan ingen plats alls."
