六方氮化硼（h-BN）凭借其优异的热导性、电绝缘性和化学稳定性，在多个领域展现出广阔的应用前景。尽管面临表面化学惰性等挑战，随着功能化改性技术的不断发展，h-BN的应用范围持续拓展。
氮化硼是一种由氮原子（N）和硼原子（B）以化学键结合形成的无机化合物，具有多种晶体结构形式，包括六方氮化硼（h-BN）、立方氮化硼（c-BN）和无定形氮化硼等。
其中，六方氮化硼（h-BN）因其与石墨类似的层状结构和晶体构造，被俗称为“白石墨”，也常被称为“白色石墨烯”。
h-BN也拥有许多优异性质，例如：机械强度高、吸附性能好、热稳定性好、导热系数高。
然而，h-BN也因其独特的原子结构展现出与石墨烯不同的特性。在h-BN的纳米片中，氮原子（N）由于电负性较高，吸引了更多电子，使其电子分布更偏向N原子，而非石墨烯中那样的均匀分布。这一特性导致h-BN的导热率较石墨烯有所降低，但赋予了它其他优势，包括：卓越的抗氧化性、宽禁带、优异的电绝缘性。
然而，原始的六方氮化硼材料在实际应用中往往存在表面化学惰性和性能局限的问题。通过功能化改性，不仅可以突破这些限制，还能为其在新兴领域的应用开辟更多可能性。
六方氮化硼的功能化
h-BN 的高化学惰性使其应用受到了很大的限制。通过 h-BN 的功能化，拓展其应用范围成为具有挑战的课题。以下是常见的功能化方法。
1、非共价键改性
①路易斯酸碱相互作用
基于路易斯酸碱之间的相互作用，烷基胺和 h-BN 通过烷基胺中氮原子存在的孤对电子作为路易斯碱。氨化硼中硼原子中的p空轨道作为路易斯酸来接受烷基胺中氨原子的孤对电子，在一定程度改善了氮化硼的分散性。
②π-π相互作用
如球磨技术将胆酸钠与 h-BN 共同研磨和用聚多巴胺的芳香结构与 BNNSS 的π-π相互作用以及范德华力相互作用将其进行修饰。
出于分散或者稳定的目的，将 BNNSS 进行非共价修饰的工作，虽然已经有了很大的进展，但是相对于石墨烯非共价键功能化而言则显得较为逊色，由于氮化硼各种优异的性能，通过其他一些非共价作用力进行改性的工作已经完成或者正在进行中。
2、共价功能化
①羟基化
经羟基化改性后的六方氮化硼可通过酯化反应进一步连接有机碳链，应用于生物工艺、基质填充等众多领域，大大拓宽了其应用领域。-OH修饰不仅可以提高氮化硼基质的填充性能，克服h-BN的疏水性，并且对其生物过程以及进一步形成氨化硼派生物具有重要的影响。h-BN的羟基化可以分为物理法和化学法。物理法包括碱(如氢氧化钠)辅助球法、次氯酸钠辅助球磨法、风化法、高温退火法、热蒸汽法、超声法等;化学法包括过氧化氢法、熔融氢氧化物处理法、碱溶液处理法等。
②氨基化
用NH2修饰的h-BN纳米片具有优异的水溶性，经脱水处理可得到质量良好的气凝胶和近乎透明的薄膜，h-BN的氨基化法包括超声降解法、球磨法等。
③掺杂异质原子
为了改善某种材料或物质的性能，在这种材料或物质中加人少量其他元素或化合物，使材料基质产生特定的电学、磁学和光学等性能。掺杂是指在一种基质中掺入少量其他元素，使基质产生特定的电学、磁学和光学性能。当相互替代的原子或离子尺寸愈相近，核外电子特性愈接近时，愈易形成有效掺杂。
④烷基化
由于h-BN中，B、N原子分别具有路易斯酸、碱特性，因此可以分别接人碱性和酸性基团进行修饰。
⑤超卤素化
超卤素是一类电子亲和能强于卤素的基团或分子，引人超卤素能够赋予氮化硼特殊的物理化学性能。
3、物理功能化
另外h-BN也可以用物理法功能化，主要是通过调节其微观形貌，赋予其新的功能。一般商业的h-BN多呈片状，可以通过改变其微观结构成为0D的量子点、1D的h-BN纳米管、2D的h-BN、3D的h-BN泡沫。低维度的氮化硼作为氮化硼家族的重要组成部分，近年来发展迅速并取得了许多成绩。
功能化h-BN的应用前景
1、导热领域
虽然h-BN与石墨有着相似的结构，但是h-BN中的电子几乎都定域在N原子周围，所以h-BN中几乎没有自由电子。h-BN与碳材料不同，导热时仅依靠声子，但并不妨碍h-BN具有优良的导热性。又因其绝缘特性，使得h-BN在电子封装等领域具有广阔的应用前景。当h-BN被引入到聚合物基体中时，导热填料上的极性和表面化学基团，与聚合物基体的相容性较差，导致其在复合材料中的团聚和不均匀分散，因此需对填料进行了表面改性，以改善其在聚合物基体中的分布和相容性。
因为强B-N共价键难以改变，所以采用两步法实现了h-BN的成功共价修饰。首先，通过氧化或氨化法将氢氧化物（-OH）或氨基（或-氨基）引入h-BN表面。其次，其他复杂的官能团通过与-OH或-氨基基团的相互作用而被接枝到h-BN上，以改变其表面性质。由于B原子和N原子的固有离子特性，亲核基团和亲电基团分别攻击B原子和N原子。例如：Zhang等将氨基端大分子链引入BN表面（ATBN），这些链中的氨基与橡胶聚合物基体中的羧基（-COOH）反应，所得到的羧化苯乙烯—丁二烯橡胶/ATBN功能化（XSBR/ABN）复合材料与传统的XSBR/BN复合材料相比，具有较高的导热性和力学性能。
2、微波吸收领域
h-BN具有良好的电绝缘性、超低的介电常数以及优良的微波传输能力，通常被用作透波材料而不是吸波材料。然而，考虑到h-BN材料具有优良的电绝缘性、低介电常数，良好的化学稳定性和优异的微波传输性能，h-BN材料可以与其他材料结合以调节其介电性能，从而提高复合材料的微波吸收性能。
东莞东超新材料科技有限公司主要从事高端功能粉体设计、开发、生产、业务于一体的国家高新技术企业。东超开发出多种用于导热 材料的高端BN粉体填料，使其对适用的体系更具针对性。BN的改性处理不仅能有效提高BN在体系中的填充量，而且可实现不同形貌BN颗粒的有效堆积，使热传导具有多向性和连续性，有效降低基材和填料之间的传导界面阻力，从而使导热效率得到明显提升。可应用导热垫片、硅脂、高导热铝基覆铜板等，具有导热率、填充率高，物化性质稳定等特点。
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来源：粉体圈
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