Sexkantig-bornitrid är tuff, men forskare från Rice University gör det lättare att komma överens med.

Tvådimensionell h-BN, ett isolerande material som också kallas "vit grafen, "är fyra gånger styvare än stål och en utmärkt värmeledare, en fördel för kompositer som förlitar sig på det för att förbättra sina egenskaper.

Dessa egenskaper gör det också svårt att modifiera h-BN. Dess täta sexkantiga gitter av alternerande bor- och kväveatomer är mycket resistenta mot förändringar, till skillnad från grafen och andra 2-D-material som enkelt kan modifieras-aka funktionaliseras-med andra element.

Rice lab av kemisten Angel Martí har publicerat ett protokoll för att förbättra h-BN med kolkedjor. Dessa gör den 2-D-tuffa killen till ett material som behåller sin styrka men är mer mottagligt för bindning med polymerer eller andra material i kompositer.

Laboratoriets papper i American Chemical Society's Journal of Physical Chemistry föreslår att h-BN också kan göras mer dispergerbar i organiska lösningsmedel. Martí och hans team modifierade Billups-Birch-reaktionsprocessen som de framgångsrikt hade använt för att ändra bornitrid-nanorör för att attackera försvaret av h-BN och kovalent fästa kol.

Björkreducering, upptäcktes på 1940 -talet och förstärktes 2004 av risprofessor emeritus i kemi Edward Billups för att funktionalisera kolnanorör, frigör elektroner för att binda med andra atomer. I risprocessen, Martí och hans team kan kontrollera mängden h-BN-funktionalisering genom att variera mängden litium i reaktionen.

Litium är en alkalimetall som avger fria elektroner i kombination med flytande ammoniak. Blandat med h-BN-flingor och en kolkälla, 1-Bromododecane i detta fall, reaktionen ger en alkylradikal, en kemisk art som reagerar med h-BN och gör en bindning.

Martí sa att det är den bästa metoden hittills för att modifiera h-BN, som motstår förändringar även under höga temperaturer. "Du tar lite grafit och lägger den i en ugn på 800 grader (Celsius), och det kommer att försvinna "sa han." Du tar sexkantig bornitrid och gör samma sak, och det kommer fortfarande att finnas där leende mot dig.

"Det ger dig en uppfattning om hur stabil den är, och det är problemet vi ville ta itu med, "Sa Martí." Materialet är bra för vissa applikationer, men för att kontrollera dess egenskaper för tillverkning, du måste ympa olika grupper på ytan. "

Han sa att ett 20-till-1 molförhållande mellan litium och h-BN optimerade processen för ympning av kolkedjor till ytan och kanterna.

Eftersom basen h-BN förblir stabil under höga temperaturer, den kan återföras till sitt orörda tillstånd genom att helt enkelt bränna av de funktionella kedjorna.

Medan h-BN är naturligt hydrofilt (vattenattraktivt), de funktionella kolen gör dem nästan superhydrofoba (vattenundvikande), en bra egenskap för att göra skyddande filmer, Sa Martí. Men även när den förstärks, flingorna förblir mottagliga för spridning i opolära lösningsmedel.

Martí sa att hans grupp undersöker vilka andra typer av molekyler som kan ympas på vit grafen. "Hur är det med bensengrupper? Vad sägs om etrar? Hur är det med grupper som gör det kompatibelt med andra material?

"Det finns ett stort intresse för att göra kompositmaterial mellan h-BN, bornitrid nanorör och polymerer, "sa han." I slutändan, vi skulle vilja yta olika grupper på h-BN och bygga ett bibliotek, typ av verktygslåda, av funktionella grupper som kan användas med dessa material. "