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耐高溫高導(dǎo)熱絕緣氮化硼粉體的不同類型特性
信息來源:本站 | 發(fā)布日期: 2023-06-26 08:45:29 | 瀏覽量:388512
從4G時(shí)代進(jìn)入5G時(shí)代,智能手機(jī)芯片性能、數(shù)據(jù)傳輸速率、射頻模組等都有著巨大提升,無線充電、NFC等功能逐漸成為標(biāo)配,手機(jī)散熱壓力持續(xù)增長(zhǎng)。5G手機(jī)散熱的主流方案,高導(dǎo)熱材料、并加速向超薄化、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化和低成本方向發(fā)展,技術(shù)迭代正在加速進(jìn)行。據(jù)統(tǒng)計(jì),電子器件因…
從4G時(shí)代進(jìn)入5G時(shí)代,智能手機(jī)芯片性能、數(shù)據(jù)傳輸速率、射頻模組等都有著巨大提升,無線充電、NFC等功能逐漸成為標(biāo)配,手機(jī)散熱壓力持續(xù)增長(zhǎng)。5G手機(jī)散熱的主流方案,高導(dǎo)熱材料、并加速向超薄化、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化和低成本方向發(fā)展,技術(shù)迭代正在加速進(jìn)行。
據(jù)統(tǒng)計(jì),電子器件因熱集中引起的材料失效占總失效率的65-80%。為避免過熱帶來的器件失效,導(dǎo)熱硅脂、導(dǎo)熱凝膠、石墨導(dǎo)熱片、熱管和均熱板(VC)等技術(shù)相繼出現(xiàn)、持續(xù)演進(jìn),散熱管理已經(jīng)成為5G時(shí)代電子器件的“硬需求”。
氮化硼六方晶系結(jié)晶,常見為石墨晶格,也有無定形變體, 氮化硼是由氮原子和硼原子所構(gòu)成的晶體?;瘜W(xué)組成為43.6%的硼和56.4%的氮,除了六方晶型(六方氮化硼h-BN)以外,氮化硼還有其他晶型,包括:菱方氮化硼(r-BN)、立方氮化硼(c-BN)、纖鋅礦型氮化硼(w-BN)。人們甚至還發(fā)現(xiàn)像石墨稀一樣的二維氮化硼晶體。
六方片狀氮化硼粉體電鏡圖DCB-F系列5-30微米
通常制得的氮化硼是石墨型結(jié)構(gòu),俗稱為白色石墨。另一種是金剛石型,和石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸脑眍愃?,石墨型氮化硼在高溫?800℃)、高壓(8000Mpa)[5~18GPa]下可轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎傂偷?。是新型耐高溫的超硬材料,用于制作鉆頭、磨具和切割工具。
物質(zhì)特性:
氮化硼具有抗化學(xué)侵蝕性質(zhì),不被無機(jī)酸和水侵蝕。在熱濃堿中硼氮鍵被斷開。1200℃以上開始在空氣中氧化。真空時(shí)約2700℃開始分解。微溶于熱酸,不溶于冷水,相對(duì)密度2.29。壓縮強(qiáng)度為170MPa。在氧化氣氛下使用溫度為900℃,而在非活性還原氣氛下可達(dá)2800℃,但在常溫下潤(rùn)滑性能較差。氮化硼的大部分性能比碳素材料更優(yōu)。對(duì)于六方氮化硼:摩擦系數(shù)很低、高溫穩(wěn)定性很好、耐熱震性很好、強(qiáng)度很高、導(dǎo)熱系數(shù)很高、膨脹系數(shù)較低、電阻率很大、耐腐蝕、可透微波或透紅外線。
但是 h-BN 的疏水特性使其在聚合物基體中的分散性較差,很容易發(fā)生填料團(tuán)聚的現(xiàn)象,造成嚴(yán)重的聲子散射,影響熱量的有序傳輸。如何提升 h-BN 在聚合物基體中的分散性是解決這一問題的有效方法。
當(dāng)聚合物基體中引入h-BN 填料時(shí),由于復(fù)合體系內(nèi)接觸界面增多且填料間易發(fā)生團(tuán)聚,造成了復(fù)合體系內(nèi)部界面熱阻較大,不利于導(dǎo)熱性能的有效提升。為了解決這一問題,改善填料在聚合物基體中的分散性尤為關(guān)鍵。
層內(nèi)共價(jià)相連的方式使得 h-BN表面的活性自由基較少,很難與聚合物基體結(jié)合,極易發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象,影響導(dǎo)熱性能的提升。通過對(duì) h-BN 進(jìn)行表面改性,提升其與聚合物基體之間的界面相互作用,不僅解決了填料與基體之間分散性較差的問題,同時(shí)還能降低填料與基體之間的界面熱阻。
物質(zhì)結(jié)構(gòu):
六方氮化硼(h-BN)這種二維結(jié)構(gòu)材料,又名白石墨烯,看上去像的石墨烯材料一樣,僅有一個(gè)原子厚度。但是兩者很大的區(qū)別是六方氮化硼是一種天然絕緣體而石墨烯是一種完美的導(dǎo)體。與石墨烯不同的是,h-BN的導(dǎo)熱性能很好,可以量化為聲子形式(從技術(shù)層面上講,一個(gè)聲子即是一組原子中的一個(gè)準(zhǔn)粒子)。有材料專家說道:“使用氮化硼去控制熱流看上去很值得深入研究。我們希望所有的電子器件都可以盡可能快速有效地散射。而其中的缺點(diǎn)之一,尤其是在對(duì)于組裝在基底上的層狀材料來說,熱量在其中某個(gè)方向上沿著傳導(dǎo)平面散失很快,而層之間散熱效果不好,多層堆積的石墨烯即是如此。”與石墨中的六角碳網(wǎng)相似,六方氮化硼中氮和硼也組成六角網(wǎng)狀層面,互相重疊,構(gòu)成晶體。晶體與石墨相似,具有反磁性及很高的異向性,晶體參數(shù)兩者也頗為相近。
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2024-10-15 09:49:51
常見的六方相氮化硼(hBN)因化學(xué)穩(wěn)定、導(dǎo)熱性能好以及表面無懸掛鍵原子級(jí)平整等特點(diǎn),被視為理想的寬帶隙二維介質(zhì)材料。菱方相氮化硼(rBN)可以保持h…
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2024-10-07 09:23:20
多數(shù)晶體內(nèi)原子、分子排列并非完美無暇,也因此會(huì)形成晶體缺陷,而科學(xué)家最近發(fā)現(xiàn)層狀二維材料存在的單原子缺陷,竟無需其他特殊條件就可在室溫下保留幾…
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2024-09-28 09:33:56
氮化硼是由氮原子和硼原子構(gòu)成的晶體,除了常見的六方氮化硼(白石墨)外,還有立方氮化硼(CBN)、菱方氮化硼(RBN)、纖鋅礦型氮化硼(WBN)等變體,…
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2024-09-20 15:44:30
氮化硼(Boron Nitride, BN)是一種重要的無機(jī)化合物,廣泛應(yīng)用于電子、新能源、航空航天等多個(gè)高科技領(lǐng)域。其獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì),如高熱導(dǎo)率、電絕…
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2024-09-14 08:27:33
莫爾超晶格已被證明是一個(gè)非常豐富的材料平臺(tái),通過改變扭轉(zhuǎn)角、摻雜或電場(chǎng)來設(shè)計(jì)電子帶,可以實(shí)現(xiàn)不同的物質(zhì)相。然而,現(xiàn)有的莫爾系統(tǒng)在各個(gè)方面都存在…
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2024-09-07 08:26:32
六方氮化硼(h-BN)納米材料,如氮化硼納米顆粒(BNNPs)、氮化硼納米管(BNNTs)、氮化硼納米纖維(BNNFs)、氮化硼納米片(BNNSs),被認(rèn)為是近年來最…