激光网3月19日消息，研究人员在接近室温合成了块状范德华材料，将其制造所需的能耗显着降低了至少一个数量级。
块状 vdW 材料是研究的重要焦点，因为它们通过弱 vdW 力而不是强共价键或金属键结合在一起。该研究发表在《自然材料》上。
以前，石墨和六方氮化硼等块状 vdW 材料只能在非常高的温度下合成。在这项研究中，不是在如此高的温度下直接烧结石墨或氮化硼颗粒，而是将颗粒剥离成能耗非常低的二维纳米片。随后，采用45°C的成型工艺将这些纳米片转化为机械坚固的块状vdW材料。
该方法适用于多种二维材料，包括MXene和过渡金属硫族化合物。其低制造温度还允许表面压印和原位成型，由于热引起的收缩和膨胀，这在高温烧结中具有挑战性。此外，无添加剂的 vdW 材料有助于基于 2D 材料的聚合物复合材料失效的高温应用。
这一结果主要源于vdW相互作用，为制造的散装材料提供了高机械强度。激活 vdW 相互作用不需要高温，而是需要相邻纳米片之间的纳米或亚纳米接触。2D纳米片的薄度和柔韧性使其易于移动和变形，便于紧密接触的形成。
此外，研究人员发现，吸附在纳米片上的水是一种强大的“烧结助剂”，可以润滑纳米片以提供良好的对齐。然后，由于纳米限制效应，密闭水从纳米片中解吸并从材料中逸出，从而关闭毛细管，从而激活 vdW 相互作用并产生致密、坚固的块状 vdW 材料。
清华大学深圳国际研究生院研究员、该文章的通讯作者苏阳教授说：“这一过程简化了制造过程，降低了与批量vdW材料生产相关的高能耗，提供了可扩展性，还可以为vdW材料设计引入创新方法，例如杂交各种2D材料，特别是那些在高加工温度下不稳定的材料。
“这项研究表明，通过纳米材料利用对传统材料加工方法进行了革命，”SIAT的Cheng Huiming教授说。
该团队包括来自中国科学院SIAT、清华大学深圳国际研究生院、中国科学院金属研究所和中国科学技术大学的研究人员。
