Kürzlich wurde von der Korea Academy of Science and Technology (KAIST) eine vielseitige Methode zum Transferdruck hochwertiger BN-Filme entwickelt, die aus dicht gestapelten BN-Nanoblättern bestehen, die auf einem Desolvations-induzierten Adhäsionsschaltmechanismus (DIAS) basieren.

Nanohexagonales Bornitrid (BN) ist ein neuartiges Keramikmaterial mit hervorragender Leistung und großem Entwicklungspotenzial, das in den letzten Jahren große Aufmerksamkeit erfahren hat. Es hat die Eigenschaften Hochtemperatur-Oxidationsbeständigkeit, Strahlungsbeständigkeit, hohe Wärmeleitfähigkeit, Hochtemperatur-Schmierfähigkeit, dielektrische Eigenschaften und gute Isoliereigenschaften. Es ist eines der wichtigsten Materialien für Wärmeableitungsmaterialien und wird häufig in der Metallurgie, Luft- und Raumfahrt, Elektronik und Nuklearindustrie usw. verwendet. Seine Anwendung ist jedoch durch den aktuellen Syntheseprozess begrenzt.

Das von den Forschern entwickelte DIAS-Verfahren verwendet ein Harnstoff-unterstütztes Kugelmahlverfahren, um die funktionellen Hydroxygruppen an den Rändern des BN-Materials zu modifizieren und abzulösen, um BN-Nanoblätter zu erhalten. Dann werden die kugelgemahlenen BN-Nanoblätter mit Wasser, Dialyse und Ultraschallbehandlung gewaschen, gefolgt von Vakuumfiltration, um BN-Filmmaterialien zu erhalten.

Es wird gezeigt, dass die Kantenfunktionalisierung von BN-Folien und die rationale Auswahl der Membranoberflächenenergie in Kombination mit einer systematischen Kontrolle des Solvatations- und Desolvatationsstatus eine umfassende Einstellbarkeit der Grenzflächenwechselwirkungen an BN-BN-, BN-Membran- und BN-Substratgrenzen ermöglichen. Daher erreicht DIAS ohne Einarbeitung von Zusatzstoffen in den BN-Film und Anwendung einer Oberflächenbehandlung auf Zielsubstraten eine nahezu 100%ige Übertragungsausbeute von reinen BN-Filmen auf verschiedenen Substraten, einschließlich Substraten mit erheblichen Oberflächenunregelmäßigkeiten. Die gedruckten BNs weisen aufgrund ihrer dichten und wohlgeordneten Mikrostrukturen eine hohe optische Transparenz (>90 %) und eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit (>167 Wm −1 K −1 ) für wenige Mikrometer dicke Filme auf.

Zusammenfassend bietet diese Studie eine Strategie zur Herstellung hochwertiger Bornitrid-Dünnfilme, die in optoelektronischen Geräten der nächsten Generation eine bedeutendere und wichtigere Rolle spielen werden.

Referenzen: Yujin Han, Hyeuk Jin Han, Yoonhyuk Rah, Cheolgyu Kim, Moohyum Kim, Hunhee Lim, Kwang Ho Ahn, Hanhwi Jang, Kyoungsik Yu, et al. Durch Desolvatation ausgelöster vielseitiger Transferdruck von thermisch reinen BN-Filmen mit optischer Doppelfunktionalität, Adv. Mater. 2020.DOI: 10.1002/adma.202002099