氮化硼纳米结构材料的应用

一般来说，BN的尺寸、形状、数量和功能化对BN纳米结构材料的机械性能有很大的影响。在大多数情况下，功能化的BN薄片比未改性的BN薄片表现出更好的机械性能。少数或多层BNNS由于其导热性、热稳定性、带隙和杨氏模量等令人瞩目的特性，最近引起了人们对聚合物复合材料的极大兴趣。

h-BN没有可见光吸收，但具有很强的光致发光(PL)性质。目前，研究人员已经发现两个因素可以影响BNQDs的光致发光输出:所获得的BNQDs的尺寸和所获得的BNQDs内的缺陷。目前，对氮化硼纳米材料光学特性的研究还处于早期阶段。BN纳米结构的发射峰(蓝色和绿色)出现在400-550nm范围内。因此，BN纳米材料的光致发光现在被限制在单一波长范围内，而碳纳米材料则显示出一个从紫色到红色荧光的宽发射波长范围。在今后的研究中，应更多地关注BN纳米结构材料荧光发射特性的调控。

吸附是从各种环境水中去除染料和重金属的一种简单、低成本、有效、无污泥、生态友好和非破坏性的方法。由于基于BN的纳米结构具有较大的比表面积、高孔隙率、窄孔径、高结构缺陷密度、B–N键的极性和强吸附能力，因此其在通过各种吸附机制去除各种目标分子方面受到了广泛关注。因此，纳米结构的BN是一种很好的吸附材料，可以快速大量吸附有机有害污染物。BN基吸附剂优于或类似于所用的大多数吸附剂。BN空心球，BN晶须，BN纤维，微棒，以及纳米带已被成功地证明是去除各种污染物的潜在吸附剂。BN键的巨大表面积和极性是BNNSs的显著特征，使其成为适合吸附污染物的吸附剂。

表1.氮化硼基吸附剂可去除各种污染物

由于日益增长的环境问题，对“绿色”润滑剂的需求正在扩大。因此，环保润滑油的推广在汽车研究领域受到了极大的关注。由于其良好的润滑效果，油润滑现在被认为是最频繁和最常用的减摩和抗磨方法之一。然而，大多数油基润滑剂含有矿物油，如果溢出或排放，会对土地和水资源造成不利污染。有鉴于此，非常需要开发具有良好抗磨减摩性能的环境友好型润滑剂以供实际使用。水基润滑剂由于其卓越的品质，如良好的耐火性和显著的生态保护，最近在各种应用中受到欢迎。

将市售的h-BN微薄片在NH₄F溶液中球磨以获得F-BNNSs(氟化的h-BNNSs)。在低浓度(< 1.0 mg/mL)下，F-BNNSs作为一种水分散性润滑添加剂，表现出优异的抗磨减摩性能。它们的摩擦系数可以低至0.08，从而产生最小的摩擦。超级润滑摩擦系数能低至0.01。使用h-BNNSs包裹的碳纳米颗粒(CNP@h-BNNSs)纳米复合材料作为润滑剂，提供了一种改善类金刚石碳(DLC)膜在潮湿环境中摩擦学性能的简单方法。相对湿度高达7.5-55%时，往复摩擦试验表明，以CNP@h-BNNSs为润滑剂的DLC膜具有优异的抗磨减摩性能。这些研究表明，BN纳米结构复合材料在各种应用中表现出良好的润滑性能。另一份报告描述了在形成铝的润滑剂中用h-BN代替石墨。作者研究了几个影响因素(氮化硼的尺寸、摩擦学性能和铝的表面质量),发现氮化硼是一种很有前途的固体润滑剂，有望在铝的成形过程中取代石墨。研究表明，与纯润滑油相比，BN纳米结构复合材料被成功地用作纳米润滑剂，提高了抗摩擦和磨损性能。

热管理现在是电子器件设计和制造的最重要的方面之一。器件内产生的热量增加，特别是随着组装密度和系统集成度的增加，例如高频印刷电路板(PCB)。最近的研究表明h-BN材料已经显示出高热导率。通过与各种有机和无机材料混合，BN纳米结构的热稳定性大大提高。

图2.a不同复合材料在环境温度下的面内热导率，b不同复合材料的热导率增强，以及c沿定向复合材料结构的热迁移图。

一般来说，聚合物的导热率很低。然而，在聚合物中加入高导热性的纳米器，大大改善了聚合物的导热性，从而提高其热性能。它们可以用作各种导热应用的有前途的材料。在聚合物网络中加入BN纳米结构大大改善了散热性能，表明BN纳米结构可作为制造电子器件的促进材料。

纳米材料的生物相容性研究在生物医学领域受到了极大的关注。生物相容性和低毒性是纳米材料应用于生物医学的两个先决条件。最近，一些研究通过理论上的和化学上证明了BN纳米复合材料的生物相容性，与传统的重金属量子点(ZnSe、CdTe和CdS量子点)相比，BNQDs对环境安全且无毒，BN纳米结构可以用作生物医学应用的有前途的材料。