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氮化硼(BN)材料制备与应用剖析

文章出处: 氮化硼    责任编辑: 天元航材    发布时间:2020-12-08 10:19:19    点击数:88    【
[导读]: 硼是由硼(B)、第五族元素氮(N)、第三族元素硼(B)、第五族元素氮(N)组成的。硼具有较宽的孔隙、较高的热导率和良好的抗氧化性能。硼肥在高温、高频、高功率、光电子学和抗辐射方面也有广阔的应用...

硼是由硼(B)、第五族元素氮(N)、第三族元素硼(B)、第五族元素氮(N)组成的。硼具有较宽的孔隙、较高的热导率和良好的抗氧化性能。硼肥在高温、高频、高功率、光电子学和抗辐射方面也有广阔的应用前景。氮化硼纳米材料的制备,纳米结构的测量,纳米器件的组装,氮化硼陶瓷的增韧和光、电性能的测试,已成为当今无机纳米材料领域的一个重要研究方向。

氮化硼

硼具有较宽的孔隙、较高的热导率和良好的抗氧化性能。硼氮的结构与石墨相似,通常存在sp2和sp3两种杂化方式。Sp2杂化的 BN主要是六方相氮化硼(h-BN)和三方相氮化硼(r-BN);sp3杂化的 BN主要是立方相氮化硼(c-BN)和纤锌矿结构氮化硼(w-BN)。图1是氮化硼晶体的各个晶型结构。

尽管氮化硼的结构与石墨相似,但与石墨相比,它仍具有许多优良的理化性质:

耐高温能力强,耐2000℃高温,可升华至3000℃。

二、导热性好,氮化硼导热性能好,是许多陶瓷材料中最容易导热的材料之一。

三、优良的绝缘性能,高温下绝缘性能极好,电阻率在25℃为104Ω NaN,在2000℃为104Ω NaN,是目前最好的高温绝缘陶瓷材料。介电常数为4,能穿透微波和红外光。

高温稳定性好,在氧化气氛中抗氧化温度可达900℃,真空条件下抗氧化温度可达2000℃。

具有较低的热膨胀系数,膨胀系数在10-6之间,仅次于石英玻璃,是一种较小的陶瓷材料,具有良好的抗热震性。

润滑性好,在高温下也有很好的润滑性能,是一种很好的高温下固体润滑剂。

化学性能稳定,抗腐蚀性能好,与一般无机酸、碱或氧化剂无反应,对几乎所有熔融金属均有化学惰性。硼氮还具有很强的中子吸收能力,可用于在反应堆中制造控制棒以吸收中子,也可用于制造防中子辐射防护装置。

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