Un gran numero di materiali 2-D, compreso il grafene, nitruro di boro esagonale (h-BN), dicalcogenuri di metalli di transizione (TMDC) come MoS ₂ e WSe ₂ , ossidi metallici (MxOy), fosforene nero (b-P), eccetera, fornire una vasta gamma di proprietà e numerose potenziali applicazioni, Ma per realizzare appieno il loro uso commerciale, il presupposto è la produzione su larga scala.

Strategie bottom-up come la deposizione chimica in fase di vapore (CVD) e la sintesi chimica sono state ampiamente esplorate, ma finora sono state prodotte solo piccole quantità di materiali 2-D. Un'altra strategia importante per ottenere materiali 2-D è da un percorso dall'alto verso il basso esfoliando materiali a strati sfusi a materiali 2-D monostrato o pochi strati, come la fresatura a sfere, esfoliazione in fase liquida, ecc. Sembra che le strategie top-down abbiano maggiori probabilità di essere potenziate; però, sono adatti solo per materiali specifici. Finora, solo il grafene e l'ossido di grafene possono essere preparati a livello di tonnellate, mentre per altri materiali 2-D, rimangono ancora allo stato di laboratorio a causa della bassa resa. Perciò, è necessario sviluppare un metodo di preparazione dei materiali 2-D ad alta efficienza ea basso costo per passare dal laboratorio alla nostra vita quotidiana.

Il guasto dei lubrificanti solidi è causato dallo scorrimento tra strati di materiali sfusi, e il risultato dello slittamento è che i materiali sfusi verranno staccati in meno strati. Sulla base di questa comprensione, in un nuovo articolo di ricerca pubblicato sulla rivista con sede a Pechino Rassegna scientifica nazionale , il laboratorio di materiali e dispositivi a bassa dimensione guidato dal professor Hui-Ming Cheng e dal professor Bilu Liu della Tsinghua University ha proposto una tecnologia di esfoliazione denominata esfoliazione a macinazione assistita intermediata (iMAGE). La chiave di questa tecnologia di esfoliazione è utilizzare materiali intermedi che aumentano il coefficiente di attrito della miscela e applicano efficacemente forze di attrito di scorrimento al materiale dello strato, con conseguente aumento dell'efficienza di esfoliazione.

Considerando il caso di 2-D h-BN, la velocità di produzione e il consumo di energia possono raggiungere 0,3 g h ^-1 e 3,01 × 10 ⁶ J g ^-1 , rispettivamente, entrambi sono uno o due ordini di grandezza migliori dei risultati precedenti. I fiocchi esfoliati 2-D h-BN risultanti hanno uno spessore medio di 4 nm e una dimensione laterale media di 1,2 μm. Oltretutto, questo metodo iMAGE è stato esteso per esfoliare una serie di materiali a strati con proprietà diverse, compresa grafite, Bi ₂ Te ₃ , b-P, MoS ₂ , TiOx, h-BN, e mica, coprendo metalli 2-D, semiconduttori con bandgap differenti, e isolanti.

Vale la pena ricordare che, con la collaborazione con la Luoyang Shenyu Molybdenum Co. Ltd., concentrato di molibdenite, un minerale naturale a buon mercato e abbondante in terra, è stato utilizzato come demo per la produzione di esfoliazione su scala industriale di 2-D MoS ₂ fiocchi.

"Questa è la prima volta che vengono prodotti materiali 2-D diversi dal grafene con una resa superiore al 50% e un tasso di produzione di oltre 0,1 g h-1. E una capacità di produzione annuale di 2-D h-BN dovrebbe superare le 10 tonnellate con la nostra tecnologia iMAGE." Prof. Bilu Liu, uno dei principali autori di questo studio, disse, "La nostra tecnologia iMAGE supera una sfida principale nei materiali 2-D, cioè., la loro produzione di massa, e si prevede di accelerare la loro commercializzazione in un'ampia gamma di applicazioni in elettronica, energia, e altri."