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太仓市纽弗科销售氮化硼陶瓷
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发布时间: 2020-05-14 18:48
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学化学的朋友应该知道,氮化硼是由氮原子和硼原子所构成的晶体。近日莱斯大学的一项研究发现“柱撑氮化硼-石墨烯”是一种的储氢材料,这一发现可能为氢动力新能源汽车带来突破。


研究通过计算机模拟实现,第一步需要先制作氮化硼-石墨烯结构:先模拟出坚韧又富有弹性的柱撑石墨烯结构,然后将氮化硼纳米管和石墨烯无缝结合形成独特的三维结构。

柱撑氮化硼-石墨烯储氢的原理并不复杂,我们都知道在建筑中使用柱子承重可以创造出更多的空间。基于相同的原理,氮化硼-石墨烯中的“柱子”也能为氢原子腾出空间,但难点在于如何进一步增加放进去的氢原子数量,并在需要的时候将它们释放出来,这也是此项研究的重点。

根据沙萨瓦里实验室最新的分子动力学模拟显示,若向材料中添加氧或锂将使它们结合氢的能力进一步提升。他们的这一计算研究主要针对四个变体:分别掺杂氧、锂的柱撑氮化硼和柱撑氮化硼-石墨烯结构。 结果显示,在室温和环境压力下,氧掺杂的氮化硼-石墨烯的储氢能力是的,其能携带11.6%重量的氢并有着约60克/升的储氢容量,在这一点上它打败了包括多孔氮化硼、金属氧化物骨架(mo frameworks)和碳纳米管在内的诸多竞争者。此外,在-321华氏度的低温下,氧掺杂的氮化硼-石墨烯的储氢重量可以进一步提升至14.77%。

那么这个储氢能力究竟如何呢?作为对比可以看一下目前美国能源部对经济型储氢介质规定的目标——在常规条件下达到5.5%的氢气储存重量和40克/升的储存容量、即使是目标也不过7.5%的储存重量和70克/升的储存容量。

“氧和氢具有良好的化学亲和力,因此向基底中掺入氧气使材料能够更好地结合氢气”,沙萨瓦里这样解释掺杂提高储氢能力的原因。除此之外,氮化硼与石墨烯结合后所体现出的极化性质、石墨烯自身的高电子迁移率等特性,也使得材料在实际应用中变得高度可调。

“我们目前正在努力寻找配置,”沙萨瓦里说道,这个配置应是一种材料的表面积和重量、温度和压力之间的平衡。“计算建模是目前来说来唯一实际的研究办法,因为在计算机上可以很快地测试许多变量试验,而实际做的话往往要花费数个月的时间。”

目前来看,这种材料能够轻易实现能源部规定的氢燃料罐要可以承受1500次充放循环的要求,并且研究者认为其已经足够稳健实用。

 立方氮化硼(CBN)是目前世界上已知材料中硬度仅次于金刚石的高新技术新材料,在自然界里不存在或至少目前没有发现这种物质。金刚石有天然和人造两种,继人造金刚石问世之后,1957年,立方氮化硼首先在美国诞生,中国于1966年成功研制出第一颗立方氮化硼。由于其制造合成方法与金刚石相近,性能优越,弥补了金刚石在工业领域加工金属中的不足,且单位价值高于人造金刚石,所以,立方氮化硼的计量单位通常采用金刚石相同的计量单位“克拉”。

用“克拉”作为立方氮化硼(CBN)的计量单位,本身就说明了其稀有与贵重。大家都知道,黄金的计量、计价单位通常为“克”,只有钻石(经过磨削加工的金刚石)的计量、计价单位是“克拉”。从这一点上也能说明立方氮化硼的价值比黄金贵重。

“克拉”作为钻石或宝石的重量单位和计价单位,传说是来源于地中海地区的角豆树的种子,稻子豆,这种树每颗树籽的重量基本相同,因为其重量多在200毫克左右。由于钻石稀世罕见、重量有限,于是便用这种树的树籽"克拉"作为钻石的重量单位。“克拉”与重量单位“克”的换算为:1克拉等于0.2克或200毫克。

曾经有人测算过,大约每挖掘250吨矿石,能产出一克拉金刚石(钻石的原石)。号称“世界之最”的库利南钻石,原石重3106克拉,3个技艺超群的工匠,每天工作14小时,耗时8个月,才将它分割成4颗大钻和101颗小钻。这种稀有和难得正是钻石的珍贵之处。

由于金刚石的稀有与贵重,很久以来,钻石被人们视为权力、威严、地位和富贵的象征,与爱情无关。传说,1477年,奥地利的马克西米连一世在与法国玛丽公主定亲时,将一枚镶有钻石的指环戴在了公主的手上。从此,钻石才与婚姻携手,成了天下男人希望“抱得美人归”的标志性礼品。后来,在加上钻石在全球消费市场的垄断经营,特别是经过“钻石恒久远,一颗永流传。”迷人广告词的长期宣传,让钻石的高贵与优雅深入人心。男人如愿,女人如意,但愿婚姻如此。

独特的品质使钻石蒙上了一层神秘的色彩,开始的时候,人们曾以为钻石坚不可摧。有一位古罗马学者这样描述:当人们把钻石放在铁砧上用锤子敲打它的时候,“它会产生一种巨大的回击力,使得锤子和铁砧都迸裂成碎片”。这一说法持续了很久,直到1476年,一群士兵用锤子敲击钻石以验证真假,结果钻石成了碎末。

古印度关于宝石的一本专著《游吟佛者》中这样写道:佩戴钻石的人,能免遭毒蛇、水火、毒药、疾病、偷盗和妖术的侵害。更奇特的是,在古代和中世纪的哲人眼中,钻石还有生命,“也分男女”,能够自由繁衍,“生出小钻石”。甚至连柏拉图都这样认为。

通常人们对金刚石,钻石,宝石的概念认识比较模糊,感觉它们没有什么不同。其实,通俗的说,金刚石是钻石的原石,钻石是宝石的一种。所以,钻石远远没有人们想象的那么神秘。

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