[发明专利]生产含氮化硼的流体的方法

说明书

本发明提供生产含氮化硼的流体的方法，其包括以下步骤：提供氮化硼；将氮化硼氧化以使氮化硼的表面官能化；以及将氧化的氮化硼分散在基础流体中以产生含氮化硼的流体。还公开了相关的含氮化硼的流体及其用途。

技术领域

本发明涉及生产含氮化硼的流体的方法。本发明还涉及含氮化硼的流体及其在多种应用中的用途。

背景技术

氮化硼是由两种共价键合的元素的单层组成的2D晶体材料。氮化硼以四种物理种类存在：非晶形式；六方形式；立方形式；和纤锌矿形式。所述物理种类的每一种都具有相同的化学式，是不同的在其间的键导致在这四种种类之间不同的物理性质。

六方氮化硼和立方氮化硼分别具有与石墨和金刚石相当的结构。这两种形式都表现出良好的导热性，从而使得该材料适合于用作传热添加剂等。然而，与六方形式相比，立方形式相对不稳定，这使得这种形式在商业上较少使用。

六方氮化硼具有如图1中所示的层状结构。在每一层中，硼和氮原子通过共价键牢固地结合在一起，而各层通过弱的范德华力保持在一起。

片层(sheet)的层间配准不同于对于例如石墨所看到的，因为在硼原子位于氮原子上面的情况下，由于它们的尺寸差异，原子被遮蔽。图2显示了这种结构从上方看起来是什么样的，并突出了在单个片层(即沿着如所示的上边缘和下边缘的之字形N边缘和之字形B边缘以及沿着每个侧边缘的扶手椅边缘)中可呈现多么不同的边缘效应。

六方氮化硼(h-BN)显示出显著的化学和热稳定性。h-BN在空气中在最高达1000℃的温度下稳定而不分解。表1显示了六方氮化硼的选定物理性质。

密度	-3]]>
体积模量	36.5GPa
热导率	600(S),30(L)W/m.k
热膨胀	6/℃)]]>
带隙	5.5eV
折射率	1.8

表1：六方氮化硼的选定物理性质(S＝表面，L＝层)

热导率是材料允许热量从其较暖表面通过该材料流向其较冷表面的能力的量度，并且以瓦/开尔文/米(W/m.k)表示。如在上表中证明的，层状物理形式极大地影响材料的热导率。特别是，h-BN跨越表面的热导率非常高(600W/m.k)，但跨越各层的热导率仅为30W/m.k。这表明，热量容易通过共价键合的原子跨越晶格传递，但跨越通过弱的范德华力保持在一起的各层的传热差(例如相当于氧化锌)。