[发明专利]包含氮化硼纳米板的纳米复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及利用氮化硼的自然模拟有机/无机复合材料，本发明的包含氮化硼纳米板(BNNP)的纳米复合材料，包括：氮化硼纳米板(BNNP，Boron Nitride nanoplatelet)；包括与所述氮化硼纳米板结合的侧链结构的高分子官能团；以及包括从由NH基团、NH₂基团、OH基团及COOH基团组成的官能团组中选择的一种或以上的官能团的线性聚合物，其中，所述官能团对与所述高分子官能团结合的所述氮化硼纳米板单体进行交联。

【技术领域】

本发明涉及一种使用氮化硼的有机/无机复合材料。

【背景技术】

近年来，开始要求用于各种材料的有机-无机复合材料具有高物性，自20世纪90年代中期以来，不断进行对于开发具有高物性的新概念材料的研究，目前，正积极尝试与纳米技术结合。

其中，二维纳米结构材料具有均匀的平面形状，并且其厚度由一层或多层的原子组成，近来，化学与材料领域最活跃的研究之一就是对二维纳米结构材料的研究，并且，其研究课题也随着电子、机械及生物技术领域的融合而不断多元化。

尤其备受关注的氮化硼(Boron nitride，BN)材料，具有与石墨烯类似的机械性与热性，并且在高温下物性保持不变，显示出作为复合材料增强材料的巨大潜力。尤其六方晶体氮化硼材料的硼原子和氮原子的结构呈平面二维六角形，并具有六方晶体结构，其物理性质与化学性质与石墨相似。因此，六方晶体氮化硼是一种具有高物理及化学稳定性的材料。此外，在惰性气氛中，可以最高在3000℃下保持稳定，因具有相当于不锈钢的高导热性，从而具有高抗热震性，即使经过约1500℃的反复快速加热与快速冷却，也不会出现裂纹或发生损坏。并且，还具有极高的高温润滑性和耐腐蚀性。此外，电阻值极高，尤其在高温下的电阻值变化小，可在较大的温度范围内用于电绝缘材料，并施加电场时会发出紫外线。此外，氮化硼与石墨烯相同，对所有气体和液体都具有不可渗透性，还具有透明性，并且由于硼原子和氮原子呈网状连接的六角形蜂窝结构，具有空间间隙，使氮化硼具有良好的伸缩性。氮化硼特殊的结构及物性使其不仅可以应用于半导体材料的绝缘体中，还能用于紫外光发生装置、阻挡膜等材料，生物复合材料，因此备受关注。

另外，人工骨材料不仅要对人体无害，还应具有高强度、高韧性、低弹性模量等物性。然而，就目前开发的人工骨材料而言，由于在重复使用过程中出现的持续应力屏蔽现象导致的分离问题，使其在每10至15年必须进行置换手术。根据调查，此类手术的第一次手术费通常超过4.5万美元，第二次手术费用超过7.4万美元，给病人带来了负担。因此，为了防止应力屏蔽现象导致的材料分离问题，在开发人工骨时，需要一种新概念的高物性生物材料。

【发明内容】

【要解决的技术问题】

本发明的目的在于基于模拟自然结构，例如模拟珍珠层结构，通过使用具有优异性质的氮化硼材料来制备新概念的纳米复合材料，提供一种具有高强度、高韧性、低弹性模量的优异性质的全新概念的纳米复合材料，从而解决上述问题。

【解决问题的技术方法】

本发明的包含氮化硼纳米板(BNNP)的纳米复合材料，包括：氮化硼纳米板(BNNP，Boron Nitride nanoplatelet)；包括与所述氮化硼纳米板结合的侧链结构的高分子官能团；以及包括从由NH基团、NH₂基团、OH基团及COOH基团组成的官能团组中选择的一种或以上的官能团的线性聚合物，其中，所述官能团对与所述高分子官能团结合的所述氮化硼纳米板单体进行交联。

根据本发明的一实施例，所述高分子官能团可以是包括从由NH基团、NH₂基团、OH基团及COOH基团组成的官能团组中选择的一种或以上的官能团的高分子材料。