近日，一項(xiàng)由桂林理工大學(xué)、北京大學(xué)、香港理工等院系與相關(guān)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的聯(lián)合科研團(tuán)隊(duì)通過(guò)放電等離子燒結(jié)（SPS）技術(shù)，制備出氮化硼微帶（boron nitride microribbon，BNMR）/Al₂O₃復(fù)合陶瓷，制備出在密度、硬度、斷裂韌性和彎曲強(qiáng)度方面比氧化鋁基板全面提升的高導(dǎo)熱基板（導(dǎo)熱系數(shù)提升45.6%）。

BNMR的XRD、SEM、EDS圖像

氮化硼微帶（BNMR）以特殊方法合成，通常具有微米級(jí)別的寬度和納米級(jí)別的厚度，這使得它在電子學(xué)、光學(xué)、力學(xué)等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值，其優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性認(rèn)為是制備復(fù)合材料的理想材料。

本次成果顯示，當(dāng)BNMR含量為5wt%時(shí)，BNMR/ Al₂O₃復(fù)合陶瓷比純Al₂O₃陶瓷表現(xiàn)出更多增強(qiáng)的特性。特別地，相對(duì)密度、硬度、斷裂韌性和彎曲強(qiáng)度分別為99.95±0.025%、34.11±1.5GPa、5.42±0.21MPa·m^1/2和375±2.5MPa。與純Al₂O₃陶瓷相比，這些值分別增加了0.76%、70%、35%和25% 。

此外，在SPS過(guò)程中，BNMR會(huì)受到高溫和高壓的作用，導(dǎo)致Al₂O₃基體發(fā)生彎曲和變形；這導(dǎo)致其內(nèi)部形成特殊的熱通道。與純Al₂O₃陶瓷相比，復(fù)合陶瓷的介電常數(shù)降低了25.6%，而導(dǎo)熱系數(shù)提高了45.6% 。這項(xiàng)研究的結(jié)果為通過(guò)將新型BNMR作為第二相來(lái)增強(qiáng)Al₂O₃基陶瓷基材的性能提供了寶貴的見(jiàn)解。這些改進(jìn)對(duì)于電路基板和需要具有改進(jìn)的機(jī)械性能和導(dǎo)熱性的高性能材料的相關(guān)領(lǐng)域的潛在應(yīng)用具有重要意義。

編譯整理 YUXI