石墨烯及类石墨烯二维纳米材料所具有的特殊维度效应赋予其独特的理化、电学和力学性能,具有广泛的应用。结构上的相似性还可以使不同种类的纳米片以叠加的方式进行复合,从而获取新的性能。还原氧化石墨烯(RGO)和BN纳米片(BNNSs)是较为常见的二维材料,BNNSs具有与RGO相当的力学性能和热导率,更好的热稳定性和化学稳定性,优良的介电性能,更好的生物兼容性。将两者复合到一起形成BN/RGO纳米片,RGO表面的BNNSs可以使RGO的高温抗氧化性得以提高。具有良好力学性能的BNNSs可以作为强韧相来改善陶瓷材料的力学性能。目前,BNNSs和BN/RGO纳米片的制备方法仍然存在或多或少的不足,实现高质量纳米片的可扩展制备仍然具有一定的困难,并且纳米片的一些新的性能和应用还没有得到系统的研究,因此寻找合适的纳米片制备方法、探索新的性能和拓展新的应用领域具有重大的理论意义和应用价值。本文采用高温辅助离子液体剥离法、化学插入法以及高速剪切与超声空化联合剥离法制备BNNSs,并运用高压固相反应法制备BN/RGO纳米片。在充分分析纳米片微观结构的基础上,分别对以上方法的合成机理进行研究,并对纳米片的相关性能进行分析。然后利用BNNSs改善熔融石英陶瓷的力学性能,通过微观结构表征对BNNSs的补强增韧机理进行分析。本文的具体研究内容如下:(1)采用高温辅助离子液体剥离法制备BNNSs,通过温和机械搅拌辅助的高温热处理在离子液体中实现剥离。该方法制备出几个原子层厚度的BNNSs,横向尺寸为微米级,晶型结构完整。离子液体对h-BN表面的物理吸附、F原子与表面B原子发生键合提供的化学吸附、加热提供的活化能以及温和搅拌产生的剪切力共同实现了 BNNSs的制备。(2)采用化学插入法制备BNNSs,浓硫酸和高铁酸钾可以对h-BN进行化学插层,从而实现剥离。该方法较好地保持了 BNNSs的完整性,所制备的BNNSs为几个原子层厚度,横向尺寸为微米级。高铁酸钾在浓硫酸中形成质子化产物,并且质子化产物可能会发生自发的聚合。浓硫酸和聚合的质子化产物插入到h-BN片层间扩大片层间距是实现纳米片剥离的主要原因。(3)采用高速剪切与超声空化联合剥离的方法在去离子水中制备BNNSs。超声空化和高速剪切会分别产生垂直于h-BN表面的拉应力和平行于h-BN表面的剪切力,这两种作用力共同作用在h-BN的表面,更容易克服h-BN片层间的范德华力。此外,高能微射流对h-BN侧面的冲击和h-BN之间的碰撞也有助于纳米片的制备。该方法具有一定的普适性,对鳞片状石墨、二硫化钼、二硫化钨等层状材料也可以进行有效的剥离,适合较高质量纳米片的可扩展制备。(4)采用高压固相反应法制备BN/RGO纳米片。在不锈钢反应釜中,通过硼氢化钠和硫酸铵之间的高压固相反应在RGO的表面形成一层分布比较均匀的BNNSs,从而制备出组分不同的BN/RGO纳米片。表面的BNNSs使BN/RGO纳米片的高温抗氧化性优于纯RGO,因此BN/RGO纳米片更适合在高温或氧化环境中使用。气态B3N3H6的形成是在RGO表面形成均匀分布的BNNSs的主要原因,并且热解过程所产生的自发的高压环境促进了气态B3N3H6在较低温度下分解。BN/RGO纳米片与RGO一样,可以有效改善熔融石英的力学性能。(5)通过絮凝法结合热压烧结制备BN纳米片/熔融石英(BNNSs/fused silica,BNNSs/FS)复合材料。絮凝法可以实现BNNSs在熔融石英粉体中的均匀分散。BNNSs的加入对于熔融石英具有明显的补强增韧效果,在添加量为0.5 wt.%时,复合材料的弯曲强度和断裂韧性分别可以达到100.8 MPa和1.84 MPa·m1/2,与纯熔融石英相比提高了 53%和32%。良好的界面结合力、BNNSs的拔出、裂纹桥联、裂纹偏转和裂纹分支均有助于力学性能的提升。此外,BNNSs/FS复合材料还具有优异的高温力学性能。(6)通过表面修饰辅助絮凝法结合热压烧结制备BNNSs/FS复合材料。表面修饰可以改善BNNSs和熔融石英粉体在水溶液中的溶解性并且可以调节它们的表面电荷,有助于通过絮凝法实现BNNSs在熔融石英粉体中的均匀分布。分散良好的BNNSs可以有效改善复合材料的力学性能,当BNNSs添加量为1.5 wt%时,复合材料的弯曲强度和断裂韧性分别为114 MPa和2.06 MPa·m1/2,相比于相同条件下制备的纯熔融石英陶瓷,分别提高了 74%和48%。