氮硼科技 | 六方氮化硼(h-BN)用途介绍

六方氮化硼(英文名称为Hexagonal Boron Nitride,缩写为h-BN),是一种由氮原子和硼原子组成的化合物,其晶体结构属于六方晶系,因此得名六方氮化硼。

六方氮化硼的结构和石墨非常相似,外观为质地柔软、松散、有光滑感的白色粉末,因此又被称为“白石墨”。

六方氮化硼

六方氮化硼h-BN具有高热稳定性、良好的导热性和电绝缘性、宽带隙、润滑性好、耐化学腐蚀、具有中子吸收能力等明显特点,是一种良好的新型陶瓷材料。

俗话说“结构决定性能,性能决定应用”,正是由于六方氮化硼具备的多种特性,因此使得它被广泛应用于各种领域,如制备立方氮化硼、陶瓷制品、导热塑料、颜料、精密铸造脱模剂、透波材料、化妆品、晶片散热材料等。

芯片散热

1、晶片散热材料。随着电子元器件和系统体积的不断变小,速度不断变快,热处理和可靠性成了影响它们寿命的关键问题。局部高热流热点的热管理是大功率电子器件的关键,不理想的散热会造成晶片中特殊区域温度过高,影响电子系统性能和电子器件的可靠性。六方氮化硼,作为一种既绝缘又高导热的材料,将成为提高晶片散热能力的关键材料。

2、耐高温润滑剂。六方氮化硼在极低和极高(900 °C)的温度甚至是氧气下都是一种很好的润滑剂,将h-BN分散在耐热润滑油脂、水或溶剂中,填充在树脂、陶瓷、金属表面作成耐高温自润滑复合材料,可用于宇航工程。此外,h-BN润滑油还可用于高温用润滑剂、航空太空飞行器上的超高温用润滑剂及耐热压缩机油及高温用润滑脂等。

氮化硼复合陶瓷

3、六方氮化硼及其复合陶瓷。六方氮化硼粉体可以通过热压工艺制备高温绝缘陶瓷材料。如:CVD坩埚,微电路封装,溅射靶材,高精度密封,钎焊和金属化支撑体,微波管,立式浇铸密封环,低摩擦密封件,等离子弧绝缘件,热电偶保护管,高温窑炉固定和支撑体等。

利用六方氮化硼的耐热耐侵蚀性可以制作高温构件、火箭燃烧室内衬等。六方氮化硼与氮化硅通过气压烧结复合,可以制作低介电常数和介电损耗的远程飞弹陶瓷天线罩。六方氮化硼陶瓷还可以作为核反应堆零部件,提高反应堆运行的安全性。

立方氮化硼磨料

4、合成立方氮化硼的原料。六方氮化硼是生产立方氮化硼的原料之一,在高温高压下六方氮化硼与触媒在高温高压下反应可转变为立方氮化硼单晶体。立方氮化硼是继人造金刚石后,人工合成的一种超硬无机材料,其硬度仅次于金刚石,立方氮化硼具有优于金刚石的热稳定性和对铁族金属的化学惰性,适于加工既硬又韧的材料。

导热塑料

5、导热塑料的填料。六方氮化硼优良的绝缘性能和导热性能使其成为最受关注的陶瓷填料。在LED灯具外壳、反射器、手柄、紧固部件、接口、滑动部件、风扇叶片、操作部件、光孔道等已经得到了广泛应用。这些LED灯具提高了在电器、医疗、航空航天、汽车、照明、笔记本电脑等器件的性能。

6、精密铸造、有色铸造脱模剂。六方氮化硼良好的润滑性及防粘(脱模)性,可以用于精密件、有色金属铸件铸造过程中作为脱模剂,可有效提高铸件的表面质量。六方氮化硼涂覆在金属及陶瓷等材料后,可以使材料具有良好的润滑性及防粘(脱模)性,并可阻止或减少材料与熔体之间的化学反应,提高材料寿命。

7、高温防腐涂料。六方氮化硼具有良好的化学稳定性,在空气中高达1000℃、真空中1400℃和在惰性气体中2800℃都仍然稳定,且对大多数金属熔体如钢、不鏽钢、铝、铁及铜等既不润湿又不发生作用并具有良好的润滑性能。六方氮化硼涂层与基体结合力强,涂层硬度高,抗摩擦,抗冲击。随着有色冶炼工业的发展,耐高温氮化硼涂料的用途遍及流槽、分流盘、铸造台内衬、过滤箱、转接板、铸咀、撇渣器、浇包,转运包等产品表面。

8、中子吸收涂料填料。六方氮化硼粉体中硼含量高,硼的热中子吸收界面大,以六方氮化硼为主要颜填料的涂料,特别是以聚氨酯为成膜介质的涂料,不仅具有良好的快中子和慢中子吸收特性,而且呈现明亮的白色,可美化环境。

化妆品行业

9、化妆品行业。六方氮化硼带有静电粒子,在化妆品中加入3%~30%,不仅可增加化妆品附着力和遮盖力,还有良好的滑移特性,使彩妆产品紧致、易涂抹、易于清洁去除;六方氮化硼粉末为白色,加入化妆品中使肤色白皙动人。六方氮化硼比表面积高,有很多悬挂键与液体溶剂连接,从而有优异的遮盖性能,营造均匀美白、纯淨无暇的效果。