工業(yè)界“寶藏單品”的氮化硼！

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，科學(xué)家甚至還發(fā)現(xiàn)了與石墨烯性質(zhì)類似的二維氮化硼晶體。不同的氮化硼變體具有不同的特點(diǎn)和應(yīng)用。

熱性能

BN制品可以在1000℃左右的氧化氣氛中和近3000℃的惰性氣氛中使用。這一性質(zhì)比莫來石、氧化鋁和碳化硅等耐火材料的耐火度要高。同時(shí)耐熱沖擊性大，在1500℃的急冷急熱環(huán)境下也不會產(chǎn)生破裂。

化學(xué)穩(wěn)定性

同絕大多數(shù)金屬如溶液鐵、鋁、銅、硅、砷化鉀、黃銅和冰晶石等均不起作用，礦渣玻璃亦是如此，因此氮化硼材料制成的容器可以作為上述物質(zhì)的器皿。但是一般含有B₂O₃的具有吸濕性，這使得產(chǎn)品使用過程中急速加熱會把吸進(jìn)的水滲出來，進(jìn)而產(chǎn)生裂紋，改善這一缺點(diǎn)的有效措施之一可以摻加一些結(jié)合劑。

電性能

由于BN制品介電常數(shù)和介電損失都小，可以廣泛地用于高頻范圍和低頻范圍內(nèi)。它的介電強(qiáng)度是氧化鋁的4.5倍，介電常數(shù)是氧化鋁的二分之一，電性能同石墨相差很大，同氧化物陶瓷一樣在高溫下無導(dǎo)電性，是一種可以在較大溫度范圍內(nèi)使用的電絕緣材料。

機(jī)械性能

h-BN陶瓷莫氏硬度為二。可在車床、銑床等加工設(shè)備上加工；也可加工成薄片和螺旋體及各種形狀復(fù)雜的零件。BN的機(jī)械強(qiáng)度低，雖在室溫下比石墨優(yōu)越，但較氧化物陶瓷脆性高。

氮化硼：涉足多領(lǐng)域的“寶藏單品”

航空航天領(lǐng)域

h-BN具有高的熱穩(wěn)定性和低的介電損耗，是適合于制造高溫天線罩/窗的材料之一。盡管其存在硬度低、抗雨蝕能力差等問題，但通過采用氮化硅、氧化硅等對h-BN陶瓷進(jìn)行復(fù)合化，在改進(jìn)燒結(jié)特性的同時(shí)還可以兼具各成分的優(yōu)勢，能夠滿足高馬赫數(shù)飛行條件下天線罩/窗構(gòu)件對于防熱、承載、透波等多種復(fù)雜性能的要求。

冶金行業(yè)

h-BN及其復(fù)相陶瓷一直以來被大量作為高溫耐火材料應(yīng)用，如TiB-AlN-BN復(fù)相陶瓷蒸發(fā)舟、特種金屬高溫電解槽、高溫塌、鑄造用型殼等。隨著研究的深人以及應(yīng)用需求的擴(kuò)展，該系列陶瓷材料的性能有了較大程度的改進(jìn)，應(yīng)用領(lǐng)域也日益拓寬。

經(jīng)歷了傳統(tǒng)耐火材料、熔融石英(fusedquartz)、氧化鋯等多種材質(zhì)后，h-BN已被公認(rèn)為是最有潛力的材料。日本、美國、俄羅斯、德國等冶金技術(shù)強(qiáng)國均對h-BN復(fù)相陶瓷側(cè)封板進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，形成了SiAlON-BN、Si₃N₄-BN、AlN-BNZrO₂--BN等多個(gè)系列材料，我國相關(guān)研究機(jī)構(gòu)也已完成模擬工況條件下的實(shí)驗(yàn)測試。

電子行業(yè)

h-BN具有高絕緣、高導(dǎo)熱等特性，在電子電路中可以作為散熱管理器件使用。將化學(xué)氣相沉積或者液相剝離法制備的單層或少層h-BN納米材料應(yīng)用到芯片表面時(shí)，既可以起到保護(hù)作用，還可以利用其特殊的二維結(jié)構(gòu)所帶來的優(yōu)異橫向傳熱能力，將高功率電子器件的局部熱點(diǎn)熱量迅速沿橫向傳開，降低局部最高溫度，從而提升器件的壽命及可靠性。此外，h-BN粉體還是一種理想的高分子填料，將其加人樹脂、橡膠、塑料等材料中，可提高熱導(dǎo)率并改善絕緣特性，這對于高分子材料在柔性電子器件中的應(yīng)用具有重要作用。

化妝品領(lǐng)域

氮化硼含有很多懸掛鍵(-OH)與液體溶劑鏈接，比表面積大，用其生產(chǎn)的化妝品具有美白、純凈無暇的效果和優(yōu)良的遮蓋性能。氮化硼作為口紅的填料，既有潤滑性，又有光澤。