研究人员实现了大块范德华材料的低能量合成

研究人员在接近室温（从室温到60°C）的条件下合成了大块范德华（vdW）材料，将其制造所需的能耗显著降低了至少一个数量级

块状vdW材料是研究的一个重要焦点，因为它们是通过弱vdW力而不是强共价键或金属键连接在一起的。这项研究发表在《自然材料》杂志上

以前，块状vdW材料，如石墨和六方氮化硼，只能在非常高的温度（>；1000°；C）下合成。在这项研究中，不是在如此高的温度下直接烧结石墨或氮化硼颗粒，而是以非常低的能耗将颗粒剥离成二维（2D）纳米片。随后，在45°；C（甚至在室温下）将这些纳米片转化为机械坚固的块状vdW材料

该方法适用于广泛的2D材料，包括MXene和过渡金属二硫属化合物。它的低制造温度也允许表面压印和原位成型，由于热诱导的收缩和膨胀，这在高温烧结中是具有挑战性的。此外，无添加剂的vdW材料有助于2D材料基聚合物复合材料失效的高温应用

这一结果主要源于vdW相互作用，为制造的大块材料提供了高机械强度。激活vdW相互作用不需要高温，而是需要相邻纳米片之间的纳米或亚纳米接触。2D纳米片的薄度和灵活性使其易于移动和变形，有利于紧密接触的形成

此外，研究人员发现，吸附在纳米片上的水是一种强大的“烧结助剂”，可以润滑纳米片，使其良好排列。然后，由于纳米限制效应，被限制的水从纳米片上解吸并从材料中逸出，这关闭了毛细管，从而激活了vdW相互作用，产生了致密、坚固的块状vdW材料

清华大学深圳国际研究生院研究员、文章通讯作者苏扬教授表示：“这一工艺简化了制造，降低了与批量vdW材料生产相关的高能耗，提供了可扩展性，还可以为vdW材料设计引入创新方法，如将各种2D材料杂交，特别是那些在高加工温度下不稳定的材料。”

“这项研究表明，通过利用纳米材料对传统材料加工方法进行了革命，”SIAT的程惠明教授说

该团队包括来自中国科学院（CAS）SIAT、清华大学深圳国际研究生院、CAS金属研究所和CAS中国科学技术大学的研究人员