Een groot aantal 2D-materialen, inclusief grafeen, hexagonaal boornitride (h-BN), overgangsmetaal dichalcogeniden (TMDC's) zoals MoS ₂ en WSe ₂ , metaaloxiden (MxOy), zwart fosforeen (b-P), enzovoort, bieden een breed scala aan eigenschappen en tal van potentiële toepassingen, Maar om hun commerciële gebruik volledig te realiseren, de voorwaarde is grootschalige productie.

Bottom-up strategieën zoals chemische dampafzetting (CVD) en chemische synthese zijn uitgebreid onderzocht, maar tot nu toe zijn er slechts kleine hoeveelheden 2D-materialen geproduceerd. Een andere belangrijke strategie om 2D-materialen te verkrijgen is van een top-down pad door bulklaagmaterialen te exfoliëren tot monolaag of enkele laag 2D-materialen, zoals kogelfrezen, vloeibare fase afschilfering, enz. Het lijkt erop dat top-downstrategieën het meest waarschijnlijk worden opgeschaald; echter, ze zijn alleen geschikt voor specifieke materialen. Tot dusver, alleen grafeen en grafeenoxide kunnen op tonnenniveau worden bereid, terwijl voor andere 2D-materialen, ze blijven nog steeds in de laboratoriumstaat vanwege de lage opbrengst. Daarom, het is noodzakelijk om een ​​zeer efficiënte en goedkope voorbereidingsmethode van 2D-materialen te ontwikkelen om van het laboratorium naar ons dagelijks leven te gaan.

Het falen van vaste smeermiddelen wordt veroorzaakt door de slip tussen lagen bulkmaterialen, en het resultaat van de slip is dat de bulkmaterialen in minder lagen worden afgepeld. Op basis van dit inzicht, in een nieuw onderzoeksartikel gepubliceerd in het in Peking gevestigde Nationale wetenschappelijke recensie , het Low-Dimensional Materials and Devices-lab onder leiding van professor Hui-Ming Cheng en professor Bilu Liu van de Tsinghua University stelde een exfoliatietechnologie voor die interMediate-Assisted Grinding Exfoliation (iMAGE) wordt genoemd. De sleutel tot deze exfoliatietechnologie is het gebruik van tussenliggende materialen die de wrijvingscoëfficiënt van het mengsel verhogen en effectief glijdende wrijvingskrachten op het laagmateriaal uitoefenen, wat resulteert in een drastisch verhoogde exfoliatie-efficiëntie.

Gezien het geval van 2-D h-BN, de productiesnelheid en het energieverbruik kunnen 0,3 g h . bereiken ^-1 en 3,01 × 10 ⁶ J g ^-1 , respectievelijk, die beide een tot twee orden van grootte beter zijn dan eerdere resultaten. De resulterende geëxfolieerde 2-D h-BN-vlokken hebben een gemiddelde dikte van 4 nm en een gemiddelde laterale grootte van 1,2 m. Daarnaast, deze iMAGE-methode is uitgebreid om een ​​reeks laagmaterialen met verschillende eigenschappen te exfoliëren, inclusief grafiet, Bi ₂ Te ₃ , b-P, MoS ₂ , TiOx, h-BN, en mica, het bedekken van 2D-metalen, halfgeleiders met verschillende bandgaps, en isolatoren.

Het is het vermelden waard dat, met de samenwerking met de Luoyang Shenyu Molybdeen Co. Ltd., molybdeniet concentraat, een natuurlijk bestaand goedkoop en aardrijk mineraal, werd gebruikt als demo voor de exfoliatieproductie op industriële schaal van 2-D MoS ₂ vlokken.

"Dit is de allereerste keer dat andere 2-D-materialen dan grafeen zijn geproduceerd met een opbrengst van meer dan 50% en een productiesnelheid van meer dan 0,1 g h-1. En een jaarlijkse productiecapaciteit van 2-D h-BN zal naar verwachting meer dan 10 ton bedragen door onze iMAGE-technologie." Prof. Bilu Liu, een van de belangrijkste auteurs van dit onderzoek, zei, "Onze iMAGE-technologie overwint een grote uitdaging in 2D-materialen, d.w.z., hun massaproductie, en zal naar verwachting hun commercialisering versnellen in een breed scala van toepassingen in de elektronica, energie, en anderen."