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先进工程材料行业商业化氮化硼纳米管(BNNTs):JérômePollak访谈录

 

JérômePollakTeknaPlasma Systems业务发展总监,就氮化硼纳米管在先进材料应用方面的商业化接受AZoNano的采访。

AC:您能为读者简要回顾一下TeknaPlasma Systems的历史,并解释下公司自1990年创立以来如何增长的吗?

JP25年来,TeknaPlasma Systems一直致力于开发和商业化基于感应等离子体专业技术的设备和工艺。我们的感应等离子体技术特别适用于生产先进材料以及创新的新兴产品和制造技术所需的粉末。

Tekna供应各种纳米粉末和微米级球形粉末,能够满足所有最苛刻的行业要求。氮化硼纳米管(BNNT)是Tekna的一类全新材料。

AC:您能总结一下今年初(20153月)宣布与加拿大国家研究委员会(National Research Council of Canada (NRC))合作的细节吗?

JP:加拿大国家研究委员会采用Tekna等离子系统开发出一个生产氮化硼纳米管(BNNTs)的工艺。BNNTs是一种有望给市场带来巨大转折点的材料。自去年春季以来,Tekna已与NRC达成了一项20年的独家协议,授权生产氮化硼纳米管的全面产品。

BNNTs具有独特的性质,有望彻底改变应用广泛的工程材料,比如国防安全、航天航空、生物医药和汽车行业。BNNTs结构非常类似于人们熟知的碳纳米管。BNNTs与纳米管一样具有非常优异的力学性能,同时还具有许多不同的优点。

ACBNNTs的结构和性能与碳纳米管(CNTs)有何不同?

JPBNNTs的结构非常类似于碳纳米管(CNTs)。两者都是强度最高的轻质材料,也都是良好的热导体。

相比于CNTsBNNTs具有更高的热稳定性、更好的抗氧化性以及更宽的带隙(~5.5eV)。这使其能在很多目前使用CNTs仍有不足的领域加以应用。我希望BNNTs可用于透明块体复合材料、高温材料(包括金属基复合材料)以及辐射屏蔽。


BNNTsCNTs主要性能比较(来源:NRC

ACBNNTs的主要应用领域有哪些?

JP:有关BNNTs的应用仍处于初期阶段,本质上是因为截至2015年这种材料的供应一直有限。随着Tekna大量供应进入市场,科学界将能够对BNNTs的独特性质进行更深入的研究,从而促进新应用的发展。

针对Tekna多功能、高质量的BNNT粉末已经设想了许多应用。我可以告诉你,目前高硬度和高透明度的组合被用于开发BNNT增强玻璃复合材料。

同时,具有优异化学稳定性的高硬度的BNNT也可作为聚合物、陶瓷以及金属的理想增强剂。

除此之外,这种材料具有良好的热导率,可应用于对散热有迫切需求的领域。TeknaBNNTs是提高热导率的最好选择,同时还能保持清晰的颜色,因为BNNTs具有很高的透明度。

BNNTs的其他特性有可能会促进BNNTs集成应用于某些新的应用领域。BNNTs具有良好的防辐射能力、很高的电阻以及优异的压电性。


Tekna出品的BNNT-RTEM图像

ACTekna合成BNNT的工艺与其他公司采用的方法有何不同?

JP1995年首次合成出BNNT。自那时起已经开发出了多种合成方法,比如电弧-喷涂等离子法、球磨-退火法、激光烧蚀热解法、化学气相沉积法。

不幸的是,这些方法都有一个主要的限制因素:收益低。采用这些方法生产BNNT的效率很低,通常而言,每小时不足1克。有时还无法制得小直径(< 10 nm)的BNNT

因此,希望利用这些方法实现高质量BNNT的大规模应用仍然是一个重大的挑战。

可喜的是,Tekna的电感耦合等离子体(ICP)技术已经成功的克服了这一挑战。结合TeknaICP技术和NRC的伙伴关系,为规模化生产高纯BNNTs打开了一扇全新的体系之门。Tekna系统的生产率比当前的方法高出两个数量级以上。

AC:使用Tekna独特方法在商用市场的质量和价格方面具有哪些优势?

JPTeknaICP技术具有生产率高、成本低的优势,首次能够供应千克级的BNNTs,且生产成本要低得多。

AC:您能概述一下Tekna合成的BNNTs吗?

JP:主要的特性包括管径,约为5nm,纯度高于50%。大多数的纳米管有35层壁,数根纳米管组装成一束。


Tekna出品的BNNT-RTEM图像

AC:您如何看待未来5BNNT工业的发展?

JP:现在已经可以批量生产了,我们看到有多个基于TeknaBNNT的研发项目已经启动,未来5年将获得更高的质量,我们只能想象在科学和工业领域将造成什么样的影响。

AC:读者可以从什么地方了解更多有关Tekna及其BNNTs的相关信息?

JP:可以登陆Tekna的网站以及下拉BNNT-页面了解更多信息。

JérômePollak简介


JérômePollak1979年出生于法国格勒诺布尔(Grenoble, France)。获得法国格勒诺布尔第一大学(Université Joseph Fourier, Grenoble)物理学学士学位。2002年,搬迁至加拿大魁北克,进入液化空气公司(Air Liquide)从事解毒温室气体的等离子源设计。

他在蒙特利尔继续从事研究,获得硕士学位,并于2008年在蒙特利尔大学(Université de Montréal)获得等离体物理博士学位。硕士论文主要是维持射频和微波等离子体的场喷涂装置的设计和建模,而博士论文主要关注热敏医疗器械(如导管)的等离子体灭菌。他还参与了作用于微生物和聚合物的低温等离子体的表征和建模。

获得博士学位之后,他在蒙特利尔的Morgan Schaffer工作了三年,利用等离子体探测器从事气体色谱系统的开发。

2010年起,他一直在加拿大魁北克省谢布克市的Tekna Plasma Systems公司上班,曾任研发协调员、产品和服务经理,现为美国业务发展总监。他主要负责各种研发项目和商业开发活动,包括高温等离子体处理微型粉末及合成纳米颗粒。

新材料在线编译整理——翻译:菠菜    校正:摩天轮

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