金剛石-納米線復合體及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及金剛石-納米線復合體及其制備方法。具體地，本發(fā)明提供了一種金剛石-納米線復合體以及制備方法，其包括金剛石顆粒以及結合于所述金剛石顆粒表面的納米線，其中所述的納米線包括硼納米線、硼化物納米線、或其組合。該復合體材料具有優(yōu)異的性能，廣泛的應用。
【專利說明】金剛石-納米線復合體及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于金剛石復合材料領域。具體地，本發(fā)明涉及金剛石一納米線復合體及其制備方法。
【背景技術】
[0002]目如，金剛石是自然界中熱導率最聞的物質，聞品質單晶金剛石的熱導率可達到2000ff/(m.K)，其還具有介電常數低、熱膨脹系數低等特點，使得金剛石復合材料成為新一代封裝材料的首選。但是單一的金剛石不易制成封裝材料，且生產成本相當高，嚴重妨礙了金剛石的應用。然而，如何既保留金剛石的優(yōu)良性能，同時擴展金剛石的應用范圍和降低金剛石材料的生產成本，仍然是本領域的一大難點。
[0003]因此，本領域迫切需要開發(fā)一種制法簡便、性能優(yōu)異的金剛石復合材料。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種制法簡便、性能優(yōu)異的金剛石復合材料及其制法。
[0005]在本發(fā)明的第一方面中，提供了一種金剛石-納米線復合體，所述復合體包括金剛石顆粒以及結合于所述金剛石顆粒表面的納米線，其中，所述的納米線包括:硼納米線、硼化物納米線、或其組合。
[0006]在另一優(yōu)選例中 ，所述的結合為化學鍵結合。
[0007]在一選例中，所述的納米線是通過在金剛石顆粒表面原位生長而形成的。
[0008]在另一優(yōu)選例中，所述的納米線是將在金剛石顆粒表面原位生長而形成的硼納米線在活性氣氛(如氧氣、氮氣、氨氣等活性氣氛)中進行加熱反應，從而獲得結合于金剛石顆粒表面的硼化物納米線。
[0009]在另一優(yōu)選例中，所述的納米線是將在金剛石顆粒表面原位生長而形成的硼納米線與金屬粉體(如鎂粉、碳粉、鋁粉、鈦粉、鋯粉、釤粉、硫粉等金屬粉末)混合并進行加熱反應，從而獲得的結合于金剛石顆粒表面的硼化物納米線。
[0010]在另一優(yōu)選例中，所述的金剛石顆粒粒徑為0.1~10000 μ m。
[0011]在另一優(yōu)選例中，所述的金剛石顆粒的粒徑為10~1000 μ m;更佳地為50~1000 μ mD
[0012]在另一優(yōu)選例中，所述的納米線具有以下特征:
[0013](i)長度為 0.1 ~300 μ m;和 / 或
[0014](ii)直徑為 I ~5000nm;和 / 或
[0015](iii)在金剛石表面的密度為I~10000個/μ m2。
[0016]在另一優(yōu)選例中，所述的納米線長度為I~300 μ m。
[0017]在另一優(yōu)選例中，所述的納米線直徑為I~500nm。
[0018]在另一優(yōu)選例中，所述的硼化物包括:氧化硼、碳化硼、氮化硼、硼化鎂、硼化鋁、硼化鈦、硼化鋯、硼化釤、硫化硼。[0019]在本發(fā)明第二方面中，提供了一種金剛石-硼納米線復合體的制備方法，其包括步驟:
[0020](I)提供一包含金剛石顆粒、硼原料和金屬催化劑的混合物；
[0021](2)在真空下或在選自氫氣、氬氣、其組合氣體的惰性氣氛或還原性氣氛中，將步驟(I)的混合物進行加熱反應，從而得到金剛石-硼納米線復合體，所述復合體包括金剛石顆粒以及結合于所述金剛石顆粒表面的硼納米線。
[0022]在另一優(yōu)選例中，所述的硼納米線具有以下特征:
[0023](i)長度為 0.1 ~300 μ m;和 / 或
[0024](ii)直徑為 I ~5000nm ;和 / 或
[0025](iii)在金剛石表面的密度為I~10000個/μ m2。
[0026]在另一優(yōu)選例中，所述的金剛石顆粒粒徑為0.1~10000 μ m ;較佳地為10~1000 μ m ;更佳地為 50 ~1000 μ m。
[0027]在另一優(yōu)選例中，所述的金屬催化劑包括:銅、金、鎳、鉬、或它們的合金。
[0028]在另一優(yōu)選例中，按步驟⑴的混合物總重量計算，金屬催化劑的質量分數為10 - 90wt% ;較佳地為 20 - 85wt% ;更佳地為 30 — 75wt%。
[0029]在另一優(yōu)選例中，所述的步驟⑴中，硼原料為粉末狀或液態(tài)；和/或
[0030]所述的步驟(1)中，硼原料包括單質硼和硼化合物(較佳地，所述的硼化合物包括硼酸)；和/或
[0031]按步驟(1)的混合物總重量計算，硼原料的質量分數為I 一 15wt% (較佳地為5 —IOwt % ) ο
[0032]在本發(fā)明第三方面中，提供了一種金剛石-硼化物納米線復合體的制備方法，
[0033](I)所述方法包括步驟:
[0034](a)提供一包含金剛石顆粒、硼原料和金屬催化劑的混合物；和
[0035](b)在氧氣、氨氣或氮氣的活性氣氛中，將步驟(1)的混合物進行加熱反應，從而得到金剛石-硼化物納米線復合體，所述復合體包括金剛石顆粒以及結合于所述金剛石顆粒表面的硼化物納米線；
[0036]或者
[0037](II)所述方法包括步驟:
[0038]在氧氣、氨氣或氮氣的活性氣氛中，將本發(fā)明第二方面所述的制備方法制得的金剛石-硼納米線復合體進行加熱反應，從而得到金剛石-硼化物納米線復合體，所述復合體包括金剛石顆粒以及結合于所述金剛石顆粒表面的硼化物納米線；
[0039]或者
[0040](III)所述方法包括步驟:
[0041]在真空中，將本發(fā)明第二方面所述的制備方法制得的金剛石-硼納米線復合體與金屬粉末混合后進行加熱反應，從而得到金剛石-硼化物納米線復合體，所述復合體包括金剛石顆粒以及結合于所述金剛石顆粒表面的硼化物納米線。
[0042]在另一優(yōu)選例中，所述的硼化物納米線具有以下特征:
[0043](i)長度為 0.1 ~300 μ m;和 / 或
[0044](ii)直徑為 I ~5000nm ;和 / 或[0045](iii)在金剛石表面的密度為I~10000個/μ m2。
[0046]在另一優(yōu)選例中，所述的方法(a)中，所述的金屬催化劑包括:銅、金、鎳、鉬、或它們的合金。
[0047]在另一優(yōu)選例中，按步驟(a)的混合物總重量計算，金屬催化劑的質量分數為10 - 90wt% ;較佳地為 20 - 85wt% ;更佳地為 30 — 75wt%。
[0048]在另一優(yōu)選例中，所述的步驟(a)中，硼原料為粉末狀或液態(tài)。
[0049]在另一優(yōu)選例中，所述的步驟(a)中，硼原料包括單質硼和硼化合物(較佳地，所述的硼化合物包括硼酸)。
[0050]在另一優(yōu)選例中，按步驟(a)的混合物總重量計算，硼原料的質量分數為I 一15wt% (較佳地為 5 -1Owt % )。
[0051]在另一優(yōu)選例中，所述的方法(I)或方法(II)制得的硼化物納米線包括:氧化硼納米線或氮化硼納米線。
[0052]在另一優(yōu)選例中，所述的方法(III)中，所述的金屬粉末包括:鎂粉、碳粉、鋁粉、鈦粉、鋯粉、釤粉、硫粉。
[0053]在另一優(yōu)選例中，所述的方法(III)制得的硼化物納米線包括:碳化硼納米線、硼化鎂納米線、硼化鋁納米線、硼化鈦納米線、硼化鋯納米線、硼化釤納米線、硫化硼納米線。
[0054]在另一優(yōu)選例 中，上述各個步驟中，所述的加熱反應為在800_1250°C下進行的反應；和/或所述的加熱反應為在真空中或在壓力為IPa- 120kPa之間的氣氛中進行的反應。
[0055]在本發(fā)明第四方面中，提供了一種如本發(fā)明第一方面所述的金剛石-納米線復合體的用途，用于機械制品、復合材料或電子元器件。
[0056]在本發(fā)明第五方面中，提供了一種制品或復合材料，其包含本發(fā)明第一方面所述的金剛石-納米線復合體。
[0057]應理解，在本發(fā)明范圍內中，本發(fā)明的上述各技術特征和在下文(如實施例)中具體描述的各技術特征之間都可以互相組合，從而構成新的或優(yōu)選的技術方案。限于篇幅，在
此不再一一累述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0058]圖1為金剛石顆粒表面硼納米線原位生長示意圖。首先在高溫下，硼原子擴散入金剛石顆粒表面晶格內，銅粉融化并在金剛石表面形成了納米尺度的小液滴，然后硼原子在銅液滴與金剛石接觸處不斷地析出結晶，從而在金剛石顆粒表面沿一維方向生長出硼納米線。
[0059]圖2為金剛石-硼納米線復合體的掃描電子顯微圖片。其中，A圖為金剛石顆粒表面硼納米線10000倍顯微圖片；B圖為金剛石顆粒表面硼納米線80000倍顯微圖片。
[0060]圖3為金剛石-氮化硼納米線復合體的掃描電子顯微圖片。
[0061]圖4為氮化硼納米線的透射電子顯微圖片。頂部深色顆粒為殘留的銅納米顆粒或銅合金納米顆粒。
【具體實施方式】
[0062]本發(fā)明人經過廣泛而深入的研究，意外地發(fā)現以金剛石為載體，在特定催化劑(如銅等)的催化下，硼原子會在金剛石表面原位生長出硼納米線或硼化物納米線，從而形成金剛石一納米線復合體，該復合體界面結合能力很強，在機械、電子等多方面具有很好的應用前景。在此基礎上，發(fā)明人完成了本發(fā)明。
[0063]納米線
[0064]如本文所用，本發(fā)明的納米線包括:硼納米線、硼化物納米線、或其組合。
[0065]如本文所用，所述的硼納米線為單質硼的納米線；
[0066]如本文所用，所述的硼化物納米線為含有硼元素的化合物的納米線，所述的含有硼元素的化合物優(yōu)選包括:氧化硼、碳化硼、氮化硼、硼化鎂、硼化鋁、硼化鈦、硼化鋯、硼化釤、硫化硼等。
[0067]優(yōu)選地，本發(fā)明的納米線(包括硼納米線或硼化物納米線)具有以下特征:(i)長度為0.1~300 μ m(較佳地為I~300 μ m;更佳地為10~100 μ m);和/或(ii)直徑為1~5000nm(較佳地為I~500nm ;更佳地為5~1OOnm);和/或(iii)在金剛石表面的密度為 1 ~10000 個 / μ m2 (較佳地為 10 — 5000 個 / μ m2 或 10-2000 個 / μ m2)。
[0068]現以硼納米線為例說明本發(fā)明納米線的形成過程，金屬催化劑以銅為例，如圖1所示，銅粉通過加熱形成銅納米液滴，與金剛石表面接觸，并成為硼納米線生長的催化劑。在一定溫度(如1000°c左右)下，非晶硼粉的硼原子擴散入金剛石晶格中，在銅納米液滴的催化作用下，催化硼晶體的形核、生長；部分硼原子在銅納米液滴與金剛石接觸的部位處，從金剛石晶格析出， 并在金剛石表面形成硼晶體，并造成該處金剛石晶格內硼原子濃度下降，與周邊區(qū)域形成硼原子濃度梯度，從而致使周邊硼原子不斷向該處擴散。正是通過這種連續(xù)的擴散-析出-結晶過程，在銅納米液滴與金剛石表面接觸處生長出了硼納米線。這是本發(fā)明的一個重要的機理特征，是一個從無文獻提及的全新的納米線生長機制。
[0069]金剛石顆粒
[0070]本發(fā)明所用的金剛石顆粒是供本發(fā)明納米線生長的基底，同時也是擴散硼原子的載體。并且在本發(fā)明中，金剛石是硼原子擴散必不可少的載體材料，沒有它無法形成硼納米線或硼化物納米線。例如利用硅，石墨等材料代替金剛石，由于其晶格參數的差異，均起不到硼原子擴散載體的作用，無法形成硼納米線或硼化物納米線。
[0071]本發(fā)明的金剛石顆粒可以是任意尺寸的顆粒，優(yōu)選采用粒徑為0.1~ΙΟΟΟΟμπι的金剛石顆粒；較佳地采用粒徑為IOym~1000 μ m的金剛石顆粒；更佳地采用粒徑為50 μ m~1000 μ m的金剛石顆粒。
[0072]金剛石-納米線復合體
[0073]本發(fā)明提供的金剛石-納米線復合體，其中，所述復合體包括金剛石顆粒以及化學鍵結合于所述金剛石顆粒表面的本發(fā)明的納米線，其中，所述的納米線包括:硼納米線、硼化物納米線、或其組合。
[0074]優(yōu)選地，所述的納米線是通過在金剛石顆粒表面原位生長而形成的。
[0075]在另一優(yōu)選例中，所述的納米線是將在金剛石顆粒表面原位生長而形成的硼納米線在活性氣氛(如氧氣、氮氣、氨氣等活性氣氛)中進行加熱反應，從而獲得結合于金剛石顆粒表面的硼化物納米線。
[0076]在另一優(yōu)選例中，所述的納米線是將在金剛石顆粒表面原位生長而形成的硼納米線與金屬粉體(如鎂粉、碳粉、鋁粉、鈦粉、鋯粉、釤粉、硫粉等金屬粉末)混合并進行加熱反應，從而獲得的結合于金剛石顆粒表面的硼化物納米線。
[0077]硼原料
[0078]如本文所用，本發(fā)明所用的硼原料可以為粉末狀或液態(tài)。當然所述的硼原料可以是單質硼或含硼化合物(優(yōu)選地，所述含硼化合物包括硼酸)。
[0079]金屬催化劑
[0080]如本文所用，所述的金屬催化劑優(yōu)選包括銅、金、鎳、鉬、銀、或它們的合金；更佳地為純銅(如純度或質量含量> 99.99%的銅)或銅合金(例如銅鐵合金、銅鉻合金、銅鎳合金等)。所述的金屬催化劑可以是粉體或塊體的金屬(合金)。
[0081]在加熱反應中，所述的金屬催化劑會形成納米液滴，并成為硼納米線或硼化物納米線生長的催化劑。
[0082]制備方法
[0083]本發(fā)明所述的制備方法中，所述的加熱反應通常是在800_1250 °C (優(yōu)選900-1200°C )下進行，反應的時間通常為1-60分鐘(優(yōu)選為10-40分鐘)。
[0084]一、本發(fā)明提供了一種金剛石-硼納米線復合體的制備方法，優(yōu)選包括如下步驟:
[0085](I)提供一包含金剛石顆粒、硼原料和金屬催化劑的混合物； [0086]優(yōu)選地，按步驟⑴的混合物總重量計算，硼原料的質量分數為I — 15wt% ;較佳地為 5 -1Owt%。
[0087]優(yōu)選地，按步驟(1)的混合物總重量計算，金屬催化劑的質量分數為10 - 90wt% ；較佳地為20 - 85wt% ;更佳地為30 - 75wt%。
[0088](2)在真空下或在氫氣、氬氣、或其組合氣體的惰性氣氛或還原型氣氛中(如壓力為IPa-120kPa的氣氛)中，將步驟⑴的混合物進行加熱反應(如在800-1250°C或900-1200°C下反應)，從而得到金剛石-硼納米線復合體。
[0089]該方法制得的金剛石-硼納米線復合體包括金剛石顆粒以及原位生長于所述金剛石顆粒表面的單質硼納米線。
[0090]二、本發(fā)明提供了金剛石-硼化物納米線復合體的制備方法。
[0091](I)所述方法包括步驟:
[0092](a)提供一包含金剛石顆粒、硼原料和金屬催化劑的混合物；
[0093]在另一優(yōu)選例中，按步驟(a)的混合物總重量計算，硼原料的質量分數為I 一15wt% ;較佳地為 5 -1Owt%。
[0094]在另一優(yōu)選例中，按步驟(a)的混合物總重量計算，金屬催化劑的質量分數為10 - 90wt% ;較佳地為 20 - 85wt% ;更佳地為 30 — 75wt%。
[0095](b)在氧氣、氨氣、氮氣等活性氣氛(如壓力為IPa - 120kPa的活性氣氛)中，將步驟(1)的混合物進行加熱反應(如在800-1250°C或900-1200°C下反應)，從而得到金剛石-硼化物納米線復合體。
[0096]該方法制得的金剛石-硼化物納米線復合體包括金剛石顆粒以及原位生長于所述金剛石顆粒表面的本發(fā)明的硼化物納米線，其中，所述的硼化物優(yōu)選包括:氧化硼、氮化硼。
[0097](II)本發(fā)明的硼納米線在高溫下接觸特定的氣體分子也可以被轉化為特定的硼化物納米線，例如在氨氣或氮氣中加熱可以生成氮化硼納米線，在氧氣中加熱可以生成氧化硼納米線等等。
[0098]故本發(fā)明的金剛石-硼化物納米線復合體還可采用包括如下步驟的制備方法:在氧氣、氮氣或氨氣等活性氣氛(如壓力為IPa- 120kPa的氣氛)中,將本發(fā)明的金剛石-硼納米線復合體進行加熱反應(如在800-125(TC下反應)，從而得到相應的金剛石-硼化物納米線復合體。
[0099]該方法制得的金剛石-硼化物納米線復合體包括金剛石顆粒以及結合于所述金剛石顆粒表面的本發(fā)明的硼化物納米線，其中，所述的硼化物優(yōu)選包括:氧化硼、氮化硼等。
[0100](III)本發(fā)明的硼納米線在高溫下接觸特定的金屬粉末也可以被轉化為特定的硼化物納米線，例如與鎂粉混合后，加熱可以生成硼化鎂納米線。
[0101]故本發(fā)明的金剛石-硼化物納米線復合體還可以采用包括如下步驟的制備方法:在真空中，將本發(fā)明的金剛石-硼納米線復合體與某些金屬粉體(如鎂粉、碳粉、鋁粉、鈦粉、鋯粉、釤粉、硫粉)混合在一起，然后進行加熱反應(如在800-125(TC下反應)，從而得到相應的金剛石-硼化物納米線復合體。 [0102]該方法制得的金剛石-硼化物納米線復合體包括金剛石顆粒以及結合于所述金剛石顆粒表面的本發(fā)明的硼化物納米線，其中，所述的硼化物優(yōu)選包括:碳化硼、硼化鎂、硼化鋁、硼化鈦、硼化鋯、硼化釤、硫化硼等。
[0103]應用
[0104]本發(fā)明的金剛石-硼納米線復合體或金剛石一硼化物納米線復合體將金剛石與硼納米線或硼化物納米線這兩種性能優(yōu)異的材料結合在一起，通過在金剛石顆粒表面原位生長硼納米線或硼化物納米線途徑提供新型的金剛石復合體材料。這種新型材料具有界面結合性強、熱導率高等優(yōu)點，在機械、材料、電子等多方面具有很好的應用前景，例如用于制備機械制品、復合材料、電子元器件。
[0105]在另一優(yōu)選例中，所述的機械制品包括:刀具、磨具、銼刀、砂輪、鋸片、鉆頭等。
[0106]在另一優(yōu)選例中，所述的復合材料包括:散熱基板、散熱片等。
[0107]在另一優(yōu)選例中，所述的電子元器件包括:納米PN結，超導體等。
[0108]本發(fā)明的主要優(yōu)點包括:
[0109]1.本發(fā)明提供了一種新型的金剛石一納米線二維復合材料，該材料將金剛石和硼納米材料連接在一起，界面結合性強，且該材料兼具金剛石和硼納米材料的優(yōu)良性能，在機械，導熱，及電子元器件開發(fā)方面有著廣泛的應用前景。
[0110]2.本發(fā)明還提供了上述二維復合材料的制備方法。該方法不同于以往的一維硼納米線的制備工藝，具有處理設備簡單、便宜，制備工藝簡單、快速的優(yōu)點。
[0111]下面結合具體實施，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，通常按照常規(guī)條件，或按照制造廠商所建議的條件。除非另外說明，否則百分比和份數按重量計算。除非特別說明，本發(fā)明所用原料或試劑均市售可得。
[0112]實施例1金剛石-硼納米線復合體
[0113]將平均粒徑為200 μ m左右的金剛石顆粒與高純銅粉和少量硼粉混合均勻制成混合粉末，按混合粉末總重量計算，銅粉占60wt%,硼粉占5wt%,將混合粉末放入真空碳管爐中，抽真空至真空度約為10_2Pa，然后通入氫氣，氣壓力為IPa - 120kPa，升溫速率為150°C /min升溫至1100°C,保溫20min,然后隨爐冷卻至室溫。
[0114]將高溫處理過的混合粉末取出，分別過30目、60目、80目、100目、150目篩，去除
過剩 的銅粉與硼粉，獲得金剛石-硼納米線復合體，其掃描電子顯微鏡照片如圖2所示，圖中顯示了金剛石顆粒表面原位生長的硼納米線。
[0115]實施例2金剛石-氮化硼納米線復合體
[0116]將平均粒徑為200 μ m左右的金剛石顆粒與高純銅粉和少量硼粉混合均勻，制成混合粉末，按混合粉末總重量計算，銅粉占60wt%，硼粉占5wt%，將混合粉末放入真空碳管爐中，抽真空至真空度為10_2Pa，然后通入氫氣，氣壓力為IPa - 120kPa，升溫速率為150°C /min升溫至1150°C,保溫20min,然后隨爐冷卻至室溫。
[0117]將高溫處理過的混合粉末取出，分別過30目、60目、80目、100目、150目篩，去除過剩的銅粉與硼粉。然后將過篩后的粉末放入真空碳管爐中，抽真空至真空度為10_2Pa，然后通入氨氣或氮氣，氣壓力為IPa- 120kPa，升溫速率為150°C /min升溫至1100°C，保溫20min,然后隨爐冷卻至室溫。
[0118]將高溫處理過的混合粉末取出，分別過30目、60目、80目、100目、150目篩，去除過剩的銅粉與硼粉，獲得金剛石-氮化硼納米線復合體。
[0119]圖3為掃描電子顯微鏡照片，顯示了金剛石顆粒表面生長的氮化硼納米線。
[0120]圖4為氮化硼納米線的透射電子顯微圖片，顯示了氮化硼納米線晶型完整。頂部深色顆粒為銅納米顆粒，該銅顆粒在納米線生長過程中起到了形核生長的催化劑作用。
[0121]實施例3金剛石-氮化硼納米線復合體
[0122]將平均粒徑為200 μ m左右的金剛石顆粒與高純銅粉和少量硼粉混合均勻，制成混合粉末，按混合粉末總重量計算，銅粉占60wt%，硼粉占5wt%，將混合粉末放入真空碳管爐中，抽真空至真空度為10_2Pa，然后通入氨氣或氮氣，氣壓力為IPa- 120kPa，升溫速率為1500C /min升溫至1200°C，保溫20min，然后隨爐冷卻至室溫。
[0123]將高溫處理過的混合粉末取出，分別過30目、60目、80目、100目、150目篩，去除
里面銅粉與硼粉，獲得金剛石-氮化硼納米線復合體。
[0124]實施例4金剛石-氮化硼納米線復合體
[0125]將平均粒徑為200 μ m左右的金剛石顆粒與高純銅粉和少量硼酸制備成漿料，按漿料總重量計算，銅粉占60wt%，硼元素占5wt%，將漿料放入真空碳管爐中，抽真空至真空度為10_2Pa，然后通入氨氣或氮氣，氣壓力為IPa- 120kPa，升溫速率為150°C /min升溫至1050°C，保溫20min，然后隨爐冷卻至室溫，將高溫處理過的混合粉末取出，分別過30目、60目、80目、100目、150目篩，去除過剩的銅粉與硼粉，獲得金剛石-氮化硼納米線復合體。
[0126]實施例5金剛石-硼納米線復合體
[0127]在平均粒徑為200 μ m左右的金剛石顆粒表面濺射一層硼膜后，再濺射一層銅膜，然后將濺射二次之后的金剛石顆粒放入真空碳管爐中，抽真空至真空度為l(T2Pa，升溫速率為150°C /min升溫至1060°C，保溫20min，然后隨爐冷卻至室溫，獲得金剛石-硼納米線復合體。
[0128]按照常規(guī)方法測定實施例1-5制備的硼納米線或硼化物納米線的長度、直徑、或納米線在金剛石顆粒表面的密度。結果如表1所示。
[0129]表1[0130]
【權利要求】
1.一種金剛石-納米線復合體，其特征在于，所述復合體包括金剛石顆粒以及結合于所述金剛石顆粒表面的納米線，其中，所述的納米線包括:硼納米線、硼化物納米線、或其組口 O
2.如權利要求1所述的金剛石-納米線復合體，其特征在于，所述的金剛石顆粒粒徑為0.1 ~10000 μ m。
3.如權利要求1所述的金剛石-納米線復合體，其特征在于，所述的納米線具有以下特征: ⑴長度為0.1~300 μ m;和/或 (ii)直徑為I~5000nm;和/或 (iii)在金剛石表面的密度為I~10000個/μm2。
4.如權利要求1所述的金剛石-納米線復合體，其特征在于，所述的硼化物包括:氧化硼、碳化硼、氮化硼、硼化鎂、硼化鋁、硼化鈦、硼化鋯、硼化釤、硫化硼。
5.一種金剛石-硼納米線復合體的制備方法，其特征在于，包括步驟: (1)提供一包含金剛石顆粒、硼原料和金屬催化劑的混合物； (2)在真空下或在選自氫氣、氬氣、其組合氣體的惰性氣氛或還原性氣氛中，將步驟(I)的混合物進行加熱反應，從而得到金剛石-硼納米線復合體，所述復合體包括金剛石顆粒以及結合于所述金剛石顆粒表面的硼納米線。
6.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于， 所述的步驟(1)中，硼原料為粉末狀或液態(tài)；和/或 所述的步驟(1)中，硼原料包括單質硼和硼化合物；和/或 按步驟(1)的混合物總重量計算，硼原料的質量分數為I 一 15wt%。
7.一種金剛石-硼化物納米線復合體的制備方法，其特征在于， (I)所述方法包括步驟: (a)提供一包含金剛石顆粒、硼原料和金屬催化劑的混合物；和 (b)在氧氣、氨氣或氮氣的活性氣氛中，將步驟(1)的混合物進行加熱反應，從而得到金剛石-硼化物納米線復合體，所述復合體包括金剛石顆粒以及結合于所述金剛石顆粒表面的硼化物納米線； 或者 (II)所述方法包括步驟: 在氧氣、氨氣或氮氣的活性氣氛中，將權利要求5所述的制備方法制得的金剛石-硼納米線復合體進行加熱反應，從而得到金剛石-硼化物納米線復合體，所述復合體包括金剛石顆粒以及結合于所述金剛石顆粒表面的硼化物納米線； 或者 (III)所述方法包括步驟: 在真空中，將權利要求5所述的制備方法制得的金剛石-硼納米線復合體與金屬粉末混合后進行加熱反應，從而得到金剛石-硼化物納米線復合體，所述復合體包括金剛石顆粒以及結合于所述金剛石顆粒表面的硼化物納米線。
8.如權利要求5或7所述的制備方法，其特征在于，上述各個步驟中， 所述的加熱反應為在800-1250°C下進行的反應；和/或所述的加熱反應為在真空中或在壓力為IPa- 120kPa之間的氣氛中進行的反應。
9.如權利要求1所述的金剛石-納米線復合體的用途，其特征在于，用于機械制品、復合材料或電子元器件。
10.一種制品 或復合材料，其特征在于，包含權利要求1所述的金剛石-納米線復合體。
【文檔編號】C01B21/064GK103964430SQ201310042004
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年1月30日 優(yōu)先權日:2013年1月30日
【發(fā)明者】江南, 張文武, 白華, 戴丹 申請人:中國科學院寧波材料技術與工程研究所