Liquid Metal-Assisted High-Efficiency Exfoliation of Boron Nitride for Electrically Insulating Heat-Spreader Film

材料科学 氮化硼 剥脱关节 制作 导电体 复合材料 纳米技术 光电子学 石墨烯 医学 替代医学 病理
作者
Zheng Zhu,Xuran Xu,Yihang Yao,Cong Guo,Jingyu Chen,Yongzheng Zhang,Kai Wu
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:14 (48): 54256-54265 被引量:11
标识
DOI:10.1021/acsami.2c17237
摘要

Boron nitride nanosheets (BNNSs) are regarded as promising two-dimensional materials in thermally conductive yet electrically insulating applications. Attributed to the strong interlayer "lip–lip" interactions in bulk hexagonal boron nitride (h-BN), high-efficiency exfoliation and scalable fabrication of BNNSs via the top-down strategies remain formidable challenges. Herein, an interesting observation is manifested that gallium-based liquid metal (LM) forming robust coordination interactions with h-BN helps reduce the lip–lip interlayer interactions and thus facilitates successful exfoliation under intense shearing force. For example, employing the ball-milling technique, the BNNS yield can increase to 41.21% with the assistance of LM at only 2 h milling time. Its exfoliation efficiency (yield/time) reaches as high as 26.72%/h, more than 2-fold that of other previously reported methods, including sonication and other ball-milling methods. Moreover, the exfoliated BNNSs are still found to be highly electrically insulating with a band gap of 4.65 eV, showing prospective potential in thermally conductive yet electrical insulating applications. As a proof of concept, a microwave-transparent heat spreader (cellulose nanofiber/BNNSs) is fabricated and verified for applications in high-frequency thermal-management fields.
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