Un grand nombre de matériaux 2D, dont le graphène, nitrure de bore hexagonal (h-BN), les dichalcogénures de métaux de transition (TMDC) comme le MoS 2 et WSe 2 , oxydes métalliques (MxOy), phosphorène noir (b-P), etc, offrir un large éventail de propriétés et de nombreuses applications potentielles, Mais afin de réaliser pleinement leur utilisation commerciale, la condition préalable est la production à grande échelle.

Des stratégies ascendantes telles que le dépôt chimique en phase vapeur (CVD) et la synthèse chimique ont été largement explorées, mais seules de petites quantités de matériaux 2D ont été produites jusqu'à présent. Une autre stratégie importante pour obtenir des matériaux 2-D consiste à utiliser une voie descendante en exfoliant les matériaux en couches massives en matériaux monocouches ou en quelques couches 2-D, comme le broyage à billes, gommage en phase liquide, etc. Il semble que les stratégies descendantes soient les plus susceptibles d'être étendues; cependant, ils ne conviennent qu'à des matériaux spécifiques. Jusque là, seuls le graphène et l'oxyde de graphène peuvent être préparés au niveau des tonnes, tandis que pour les autres matériaux 2D, ils restent encore à l'état de laboratoire en raison du faible rendement. Par conséquent, il est nécessaire de développer une méthode de préparation à haute efficacité et à faible coût des matériaux 2D pour passer du laboratoire à notre vie quotidienne.

La défaillance des lubrifiants solides est causée par le glissement entre les couches de matériaux en vrac, et le résultat du glissement est que les matériaux en vrac seront décollés en moins de couches. Sur la base de cette compréhension, dans un nouvel article de recherche publié dans le journal basé à Pékin Revue scientifique nationale , le laboratoire Low-Dimensional Materials and Devices dirigé par le professeur Hui-Ming Cheng et le professeur Bilu Liu de l'Université de Tsinghua a proposé une technologie d'exfoliation appelée interMediate-Assisted Grinding Exfoliation (iMAGE). La clé de cette technologie d'exfoliation est d'utiliser des matériaux intermédiaires qui augmentent le coefficient de frottement du mélange et appliquent efficacement des forces de frottement de glissement sur le matériau de la couche, résultant en une efficacité d'exfoliation considérablement augmentée.

Considérant le cas de 2-D h-BN, le taux de production et la consommation d'énergie peuvent atteindre 0,3 g h ^-1 et 3,01 × 10 ⁶ Jg ^-1 , respectivement, qui sont tous deux supérieurs d'un à deux ordres de grandeur aux résultats précédents. Les flocons de h-BN 2-D exfoliés résultants ont une épaisseur moyenne de 4 nm et une taille latérale moyenne de 1,2 µm. Outre, cette méthode iMAGE a été étendue pour exfolier une série de matériaux en couches aux propriétés différentes, y compris le graphite, Bi 2 Te 3 , b-P, MoS 2 , TiOx, h-BN, et mica, couvrant les métaux 2-D, semi-conducteurs avec des bandes interdites différentes, et isolants.

Il est à noter que, avec la coopération avec Luoyang Shenyu Molybdenum Co. Ltd., concentré de molybdénite, un minéral naturellement bon marché et abondant en terre, a été utilisé comme démonstration pour la production d'exfoliation à l'échelle industrielle de 2-D MoS 2 flocons.

« C'est la toute première fois que des matériaux 2D autres que le graphène sont produits avec un rendement de plus de 50 % et un taux de production de plus de 0,1 g h-1. Et une capacité de production annuelle de h-BN 2D devrait dépasser les 10 tonnes grâce à notre technologie iMAGE." Prof. Bilu Liu, l'un des principaux auteurs de cette étude, mentionné, "Notre technologie iMAGE surmonte un défi majeur dans les matériaux 2D, c'est à dire., leur production en série, et devrait accélérer leur commercialisation dans un large éventail d'applications en électronique, énergie, et d'autres."