博士创业说｜屈贞财博士专访：在三维世界中探索二维材料的无限可能发表时间：2021-12-06 10:41 材料博士论坛 “材料博士论坛”由广东省生产力促进中心指导，广东材料谷、广东博士创新发展促进会和广东省科技金融促进会主办，通过博士路演、博士专访、博士成果直通车、博士创业大赛、产业峰会五种形式开展，旨在搭建汇聚产业发展核心资源的平台载体。 本期专访中国科学院大学博士、中科院院长奖获得者、2021年江门“百名博硕”引育工程人才、AEIC学术委员会委员屈贞财，共同展望磷烯在5G时代的颠覆性应用！ “磷烯是从被称作‘可替代石墨烯的梦幻材料’——黑磷中剥离出来，其独特的褶皱结构决定了它具备很多优异的性能。我们通过化学共价键结合的形式对磷烯进行了功能化处理，实现了复合材料导热性能的大幅度提升，同时可以兼具优异的阻燃性能。 待到产率高、品质好、简单环保的磷烯制备技术逐渐成熟，我们相信磷烯会在整个导热领域引发颠覆性的革命。” 这是中国科学院大学博士、中科院院长奖获得者、2021年江门“百名博硕”引育工程人才、AEIC学术委员会委员屈贞财对磷烯在5G时代颠覆性应用的展望。
中国科学院大学博士、2021年江门“百名博硕”引育工程人才 “难用”变“好用” 功能化处理让二维材料大显神通 “什么是二维材料？”相信很多人都会发出这样的疑问。 屈贞财解释道：“生活中最常见的是三维材料，即具备长度、宽度和厚度三个维度。二维材料是指那些厚度几近为0、只有长度和宽度两个维度的材料”。2004年，曼彻斯特大学成功分离出单原子层的石墨材料——石墨烯，这也是二维材料的首次亮相，后续其它的一些二维材料相继被分离出来，如磷烯、硼烯、氮化硼等。 二维材料具有许多独特的性质，例如：比表面积大、尺寸效应独特、载流子迁移和热量扩散都被限制在二维平面内等，因此在光电器件、热电器件等众多领域被广泛应用。 但是，二维材料在应用时也存在一些缺陷，因其纳米尺寸易团聚，导致分散不均，影响其综合性能，因此需要对二维材料进行功能化处理，以便更好地服务生产要求。 “我的主要研究方向就是通过对磷烯这种二维材料进行功能化处理，制备出高导热/高阻燃的复合材料，并将其应用于精细化的电子产品”，屈贞财笑着介绍。
黑磷纳米片 当前，磷烯是学术界研究的一大热点，它可以从被称作“可替代石墨烯的梦幻材料”——黑磷中剥离出来，但是还没有实现工业化以及跨越式发展。屈贞财解释道：“主要原因在于成本高、制备难度大，并且磷烯在空气、水中极不稳定，易发生氧化，这些限制了对磷烯的研究和进一步的产品化发展”。 即便如此，屈贞财从未放弃过对磷烯的研究。“我们认为磷烯的应用前景非常广阔。石墨烯是平面结构，而磷烯是蜂窝状的褶皱结构，这种结构就决定了它的性能跟石墨烯是有所区别的。” 屈贞财表示，他希望磷烯在未来能够应用于新能源汽车、5G电子产品的导热/阻燃方面，“根据磷烯的结构特点，有望实现垂直方向和水平方向双向导热的大幅度提升，同时可以具备优异的阻燃性能。如果将来能够应用的话，我相信磷烯会在整个导热领域引发颠覆性的革命。” “高导热”且“高阻燃” 磷烯在复合材料的前瞻性应用 屈贞财经过长期的研究，在使用不同方法将磷烯功能化的基础上，创造性地采取了一种利用共价键连接磷烯和石墨烯，制备出同时具有超高导热和阻燃性能的柔性膜。
“我们这种结合比较巧妙，并非是传统的物理共混，而是通过化学共价键的形式。” 屈贞财介绍，通过球磨磷烯（BP）晶体和尿素制备了氨基功能化的磷烯（BP）纳米片（BP-NH2），随后在1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺（EDC）和N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）的作用下，利用BP-NH2与氧化石墨烯（GO）的羧基共价反应，成功将磷烯（BP）纳米片和氧化石墨烯（GO）共价连接起来，最后借助于真空抽滤和碘化氢还原等方式制备了多功能柔性复合膜。
“机遇”与“挑战” 二维材料探索之路仍旧漫长
尾声 作为2021年江门“百名博硕”引育工程人才，屈贞财坦言感受到了江门政府对于人才的重视，亦得到了很多人才政策的支持。作为江门（鹤山）精细化工园区引进博士，屈贞财将继续在三维世界中探索二维材料的无限可能，亦致力于实现精细化工园的绿色、创新、安全的可持续发展之路。 |
