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據(jù)報道， 近期，萊斯大學的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種可以獲得優(yōu)化電絕緣性氮化硼納米管的方法，即將氮化硼納米管官能化，使其帶上特有的官能團以增強其原有性能，而這也使得它們填補了未來復合材料和高分子材料的導電碳納米管的空白。

圖片來源：Marti研究小組/萊斯大學

正是基于萊斯大學的一系列的新發(fā)現(xiàn)，氮化硼納米管才可以成為下一代復合材料和高分子材料的發(fā)展的堅實基礎。

就在近期，萊斯大學納米研究方向的著名科學家們發(fā)現(xiàn)了一種可以增強一類特殊納米管的方法，即利用在大學首次開創(chuàng)的化學工藝來增強納米管以得到一種獨特的納米管。另外，萊斯大學的化學家Angel Marti在實驗室利用Billups-Birch的反應過程得到了高強度氮化硼納米管。

所謂的氮化硼納米管，簡單來講，就是一種六邊形陣列的軋制片，在本質上與碳納米管沒有什么區(qū)別。然而，與碳納米管不同的是其由硼和氮原子交替組成的電絕緣混合物。

Marti表示，功能化的絕緣納米管將是納米工程項目的一個重要組成部分。他還表示:“碳納米管雖然具有優(yōu)異的性能，但其應用有限，只能應用于半導體或金屬導電類型。而氮化硼納米管則可以填補碳納米管這一方面的空白。”

到目前為止，這些納米管功能化的說法一直被抵制，但是當利用化學添加劑對其結構進行“修飾”時，可以使其能夠根據(jù)特定的應用進行定制。經(jīng)功能化后得到的氮化硼納米管，其強度和穩(wěn)定性都有很大的提高，特別是在高溫下的性能，也使其在生產(chǎn)先進材料中的作用難以被替代。

但是，萊斯大學的化學教授Edward Billups發(fā)明的Billups- birch反應可以釋放電子與其他原子結合，這使得Marti和主要作者Carlos de los Reyes給電惰性氮化硼納米管提供了負電荷。換一句話說，這又使得它們與包括脂肪族碳鏈在內(nèi)的其他小分子的官能化。

Marti也說：“功能化納米管會改變或調整它們原有的性能，當這些納米管功能化前，它們在水中是可以分散的，但是一旦我們把這些烷基鏈鏈接起來，它們就會非常疏水(即難溶于水)。然而，如果你把這些功能化納米管放入疏水的長鏈碳氫化合物溶劑中，它們的分散程度會優(yōu)于原始形態(tài)在水中的分散程度。

他還表示：“這使我們能夠調整納米管的性質，并使其更容易推動復合材料的進一步發(fā)展，為此，材料是需要兼容的。”

De los Reyes發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象后，又花費了幾個月的時間試圖再現(xiàn)這一現(xiàn)象。而且他還表示：“有一段時間，我必須每天做一個反應，以實現(xiàn)其再現(xiàn)性。但事實證明，這將是相比于其他工藝相比碳納米管功能化的一個優(yōu)勢，因為這個過程只需要一天的時間就可以完成（耗時短）。而且，在這個過程中，有一些實驗獲得的功能化納米管非常有效，但耗時可能會長一些。”

而這一實驗過程始于將純氨氣添加到納米管中，并將其冷卻至-70攝氏度(-94華氏度)。Marti說：“當它與鈉、鋰或鉀結合時，會產(chǎn)生大量的電子。而我們實驗室選用鋰為例，當鋰在氨中溶解時，就會釋放出電子。”

釋放出來的電子會迅速與納米管結合并具備與其他分子相互連接的能力。De los Reyes強調，在Billups-Birch反應時，緩慢加入烷基鏈，有利于增強鏈與鏈之間的結合能力。

而且，研究人員還發(fā)現(xiàn)這個過程是可逆的。與燃盡的碳納米管不同，氮化硼納米管可以承受高溫。即將功能化的氮化硼管放入600℃（1,112華氏度）的爐中，只會剝離它們中的添加分子，使它們回到幾乎原始狀態(tài)。

Marti說：“我們稱這個過程為脫功能化，這也是這種材料帶來的另一不同之處，即我們既可以將它們功能化，又可以通過移除化學基團以重新獲得原始材料。