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六方氮化硼的结构与性能

信息来源:本站 | 发布日期: 2020-11-13 08:28:05 | 浏览量:49

摘要:

六方氮化硼(h-BN),是一种白色的粉末状材料,其晶体结构与石墨非常相似,且两者的物理化学性质也较为相像,因此六方氮化硼也被称为“白色石墨”,在导热、润滑、储氢、电池隔膜材料、高温抗氧化涂层、催化等领域都有着重要的应用。六方氮化硼是一种新型的复合材料,不仅…

六方氮化硼(h-BN),是一种白色的粉末状材料,其晶体结构与石墨非常相似,且两者的物理化学性质也较为相像,因此六方氮化硼也被称为“白色石墨”,在导热、润滑、储氢、电池隔膜材料、高温抗氧化涂层、催化等领域都有着重要的应用。

六方氮化硼是一种新型的复合材料,不仅具有低密度、高熔点、低硬度、抗热振性和机械加工性能好等优点,还具有耐高温、热膨胀系数小、热导率高、介电常数低、可靠的电绝缘性等优异性能。

六方氮化硼的结构

从分子结构图来看,六方氮化硼属于六方晶系,具有和石墨烯相同的六方晶体结构,是由多层结构堆叠起来的,不同层之间B-N-B通过范德华作用力连接起来,其晶格常数a=0.2506±0.0002nm,c=0.667±0.0004nm,密度ρ=2.25g/cm3。

六方氮化硼结构

立方氮化硼在空气中非常稳定,具有很宽的带隙(5.1eV)和高的硬度(莫氏硬度2),能耐2270℃高温,在3270℃左右时才会升华。同时,六方氮化硼具有良好的绝缘性、导热性和化学稳定性、热膨胀/收缩率低等优点,与弱酸和强碱在室温下均不反应。

六方氮化硼的性能

因为六方氮化硼的分子结构特点,所以其具备很多优异的性能,如高的导热性能、高的耐热性能、润滑性好、摩擦系数低、热膨胀系数低、介电性质优异等物理性能,同时也具备着抗氧化性强、抗腐蚀性强、化学性质稳定等化学性能。

(1)高耐热性。六方氮化硼(h-BN)在0.1Mpa氮气中加热至3000℃以上才会升华,在1800℃时的强度为室温的2倍,因此具有着优异的抗热震性能,在1500℃空冷至室温数十次也不会出现破裂情况。

六方氮化硼电镜成像

(2)高导热系数。六方氮化硼制品的导热率约为33W/m·k,有着与不锈钢相似的导热系数,导热率较大。

(3)低膨胀系数。六方氮化硼的线膨胀系数为(2.0~6.5)*10-6/℃,仅次于石英玻璃,加上其具有高的导热率,因此抗热震性能极好。

(4)优良的电绝缘性。六方氮化硼的高温绝缘性好,高纯度六方氮化硼最大体积电阻率可达1016~1018Ωcm,即使在1000℃高温下,仍有104~106Ωcm。

(5)良好的耐腐蚀性。六方氮化硼化学稳定性好,且不被大多数的熔融金属、玻璃和盐润湿,因此具有很高的抗酸、碱、熔融金属及玻璃的侵蚀能力,有良好的化学惰性。

德福鹏六方氮化硼粉末

(6)较低的摩擦系数。六方氮化硼具有极好的润滑性能,摩擦系数为0.16,高温下不增大,比二硫化钼、石墨耐温高,氧化气氛可用到900℃,真空下可用到2000℃。

(7)可机械加工性。六方氮化硼极易使用常规金属切削技术对制品精加工,车削精度可达0.05mm,因此由六方氮化硼坯料可以加工得到复杂形状的制品。

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