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近日，天津大學新能源材料研究所與河北工業大學微納氮化硼材料重點實驗室密切合作，在立方氮化硼合成方面取得重要進展，研究論文“photochemical synthesis of ultrafine cubic boron nitride nanoparticles at ambient conditions”發表在化學頂級期刊《德國應用化學》上，并被選為熱點論文。

　　立方氮化硼是一種高硬度材料，且硬度隨著尺寸減小而急劇上升，被廣泛應用于刀具材料、耐磨材料和高溫領域。但立方氮化硼只在高壓下才保持穩定，合成立方氮化硼通常需要極高的壓力(數十萬個大氣壓)、極高的溫度(1000到2000攝氏度)和很長的時間(幾小時到幾天)，目前合成的最小立方氮化硼粒徑為14納米。

　　天津大學杜希文研究組在激光合成材料領域取得了多項開創性成果，率先實現了長脈寬激光可控合成納米材料。河北工業大學唐成春研究組成功實現了氮化硼基新材料的綠色合成、性能探索以及應用開發。基于各自的優勢，雙方合作開展激光合成立方氮化硼研究，嘗試了多種工藝路線和材料體系，最終利用激光輻照氨硼烷溶液，在常溫常壓下合成超細(3.5 nm)立方氮化硼納米顆粒。研究發現，一個氨硼烷分子可以三個極性溶劑分子結合形成一個基元，該基元可以同時吸收四個激光光子，并將能量傳遞到氨硼烷分子上，破壞其化學鍵，實現徹底脫氫。在強烈激光作用下，溶液中產生大量氮化硼分子，引起氮化硼顆粒的爆發式形核，從而獲得超細的氮化硼顆粒。超細納米顆粒的大曲率半徑會產生額外的表面壓力，使立方相在室溫下穩定存在，最終得到了立方氮化硼顆粒。

　　該工作取得了如下突破：1)首次報道了室溫常壓下合成立方氮化硼，并且合成速度極快，整個過程只需要10分鐘。2)首次合成了超細立方氮化硼顆粒，尺寸只有3.5納米，預計其硬度應達到目前材料的最高值。3)實現了氨硼烷的一步快速徹底脫氫，為儲氫材料的快速放氫提供了新工藝。

　　此項研究得到了國家自然科學基金的支持。（教育科技發展中心）

• [責任編輯：Sophie]