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工业界“宝藏单品”的氮化硼!
信息来源:本站 | 发布日期: 2024-09-28 09:33:56 | 浏览量:182474
氮化硼是由氮原子和硼原子构成的晶体,除了常见的六方氮化硼(白石墨)外,还有立方氮化硼(CBN)、菱方氮化硼(RBN)、纤锌矿型氮化硼(WBN)等变体,科学家甚至还发现了与石墨烯性质类似的二维氮化硼晶体。不同的氮化硼变体具有不同的特点和应用。热性能BN制品可以在10…
氮化硼是由氮原子和硼原子构成的晶体,除了常见的六方氮化硼(白石墨)外,还有立方氮化硼(CBN)、菱方氮化硼(RBN)、纤锌矿型氮化硼(WBN)等变体,科学家甚至还发现了与石墨烯性质类似的二维氮化硼晶体。不同的氮化硼变体具有不同的特点和应用。
热性能
BN制品可以在1000℃左右的氧化气氛中和近3000℃的惰性气氛中使用。这一性质比莫来石、氧化铝和碳化硅等耐火材料的耐火度要高。同时耐热冲击性大,在1500℃的急冷急热环境下也不会产生破裂。
化学稳定性
同绝大多数金属如溶液铁、铝、铜、硅、砷化钾、黄铜和冰晶石等均不起作用,矿渣玻璃亦是如此,因此氮化硼材料制成的容器可以作为上述物质的器皿。但是一般含有B2O3的具有吸湿性,这使得产品使用过程中急速加热会把吸进的水渗出来,进而产生裂纹,改善这一缺点的有效措施之一可以掺加一些结合剂。
电性能
由于BN制品介电常数和介电损失都小,可以广泛地用于高频范围和低频范围内。它的介电强度是氧化铝的4.5倍,介电常数是氧化铝的二分之一,电性能同石墨相差很大,同氧化物陶瓷一样在高温下无导电性,是一种可以在较大温度范围内使用的电绝缘材料。
机械性能
h-BN陶瓷莫氏硬度为二。可在车床、铣床等加工设备上加工;也可加工成薄片和螺旋体及各种形状复杂的零件。BN的机械强度低,虽在室温下比石墨优越,但较氧化物陶瓷脆性高。
氮化硼:涉足多领域的“宝藏单品”
航空航天领域
h-BN具有高的热稳定性和低的介电损耗,是适合于制造高温天线罩/窗的材料之一。尽管其存在硬度低、抗雨蚀能力差等问题,但通过采用氮化硅、氧化硅等对h-BN陶瓷进行复合化,在改进烧结特性的同时还可以兼具各成分的优势,能够满足高马赫数飞行条件下天线罩/窗构件对于防热、承载、透波等多种复杂性能的要求。
冶金行业
h-BN及其复相陶瓷一直以来被大量作为高温耐火材料应用,如TiB-AlN-BN复相陶瓷蒸发舟、特种金属高温电解槽、高温塌、铸造用型壳等。随着研究的深人以及应用需求的扩展,该系列陶瓷材料的性能有了较大程度的改进,应用领域也日益拓宽。
经历了传统耐火材料、熔融石英(fusedquartz)、氧化锆等多种材质后,h-BN已被公认为是最有潜力的材料。日本、美国、俄罗斯、德国等冶金技术强国均对h-BN复相陶瓷侧封板进行了系统的研究,形成了SiAlON-BN、Si3N4-BN、AlN-BNZrO2--BN等多个系列材料,我国相关研究机构也已完成模拟工况条件下的实验测试。
电子行业
h-BN具有高绝缘、高导热等特性,在电子电路中可以作为散热管理器件使用。将化学气相沉积或者液相剥离法制备的单层或少层h-BN纳米材料应用到芯片表面时,既可以起到保护作用,还可以利用其特殊的二维结构所带来的优异横向传热能力,将高功率电子器件的局部热点热量迅速沿横向传开,降低局部最高温度,从而提升器件的寿命及可靠性。此外,h-BN粉体还是一种理想的高分子填料,将其加人树脂、橡胶、塑料等材料中,可提高热导率并改善绝缘特性,这对于高分子材料在柔性电子器件中的应用具有重要作用。
化妆品领域
氮化硼含有很多悬挂键(-OH)与液体溶剂链接,比表面积大,用其生产的化妆品具有美白、纯净无暇的效果和优良的遮盖性能。氮化硼作为口红的填料,既有润滑性,又有光泽。
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