導熱不導電，“白石墨”六方氮化硼的奇妙應用

發布時間 | 2018-10-10 16:41 分類 | 粉體應用技術點擊量 | 8449

石墨涂料顏料金剛石氮化硅氮化硼氮化鋁

導讀：說到氮化硼（h-BN），最為引人樂道的就是它優異的熱性能。身為陶瓷材料中導熱最佳的材料之一，h-BN的結構與石墨類似，具有六方層狀結構，呈現松散、潤滑、質輕質軟等性狀，可加工性強，又由于其...

說到氮化硼（h-BN），最為引人樂道的就是它優異的熱性能。身為陶瓷材料中導熱最佳的材料之一，h-BN的結構與石墨類似，具有六方層狀結構，呈現松散、潤滑、質輕質軟等性狀，可加工性強，又由于其色為白，因此也被稱為“白石墨”。

淄博市新阜康特種材料有限公司，坐落于齊國故都臨淄，“中國化工名鎮”——金山鎮工業園區。多年來，新阜康專注于氮化物陶瓷材料的研發、生產、銷售，主要產品包括：六方氮化硼粉體及其制品、氮化鋁粉體、氮化硅粉體、氮化物復合陶瓷制品等。目前，新阜康已成為全國六方氮化硼粉體產銷量最大的生產企業，產品經過國家建筑材料測試中心檢測,各項技術指標處于國內同行業領先地位，并出口到臺灣、日本、韓國、歐美等地區和國家，公司已通過了ISO9001:2000國際質量體系認證，并擁有自營進出口權。

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表1 h-BN和其它材料的熱性能比較

但h-BN的優勢并不僅限于此，它不僅是熱的良導體，而且還是典型的電絕緣體——常溫電導率可達10¹⁶~10¹⁸Ω/cm（1000℃時仍達10¹⁴~10⁶Ω/cm）；介電常數3~5。介電損耗為（2~8）*10^-4，擊穿強度為Al₂O₃的兩倍，達30~40kV/mm，因此是理想的高頻絕緣、高壓絕緣、高溫絕緣材料。

氮化硼粉體及陶瓷制品（圖片來源：淄博新阜康）

憑借如此難得的特性，h-BN在一些領域中起著難以被替代的作用。關于它的應用，感謝來自全國六方氮化硼粉體產銷量最大的生產企業——淄博市新阜康特種材料有限公司的孫鵬先生為小編提供了詳細的資料及說明，下文中小編便將部分重點應用歸納總結，方便參考。

氮化硼的應用

h-BN顆粒的各方面性能受純度影響較大，而燒制條件以及產品后處理會直接影響純度，因此制備高純度的六方氮化硼顆粒是保證其廣泛應用的前提。

而在不同領域中，就算是同一成分的原料，由于使用目的不同，原料規格自然也有所差異。在交流過程中，孫鵬先生也以自家產品規格及用途做了描述（如下表）。

表2 新阜康h-BN粉體規格及應用

類別	產品規格	純度	白度	粒度(μm)	應用
C	特級	≥99%	≥95%	0.5-3	氮化硼陶瓷復合陶瓷導電陶瓷超硬材料脫模潤滑材料高溫涂料導熱填料化妝品
	一級	≥98%	≥95%
	二級	≥97%	≥95%
AD	特級	≥99%	≥95%	0.1-10
AD	一級	≥98%	≥95%	0.1-10
AG	特級	≥99%	≥95%	5-30
AG	一級	≥98%	≥95%	5-30
Q	特級	≥99%	≥95%	30-200
N	特級	≥99%	≥95%	50-500 nm

1、高溫潤滑劑

h-BN具備十分優異的高溫潤滑性，作為潤滑劑使用時，可以分散在耐熱潤滑脂、水或溶劑中；噴涂在摩擦表面上，待溶劑揮發而形成干模，因h-BN與鋼、不銹鋼、鋁等既不潤濕又不發生作用，因此它常用于抗熔融金屬腐蝕的場合，如熔煉蒸發金融的坩鍋、舟皿、液態金融輸送管等。

2、導熱填料

BN作為填料已經廣泛應用于導熱復合材料，可解決熱導材料與處于運行中的電氣部件相接觸而需要的高電阻率材料避免短路的問題。將超聲剝離的二維氮化硼納米片和一維纖維素納米纖維共混，制備的復合材料熱導率高達 180W/(m·K)，是迄今為止熱導率最高的納米復合材料。

添加了氮化硼粉末的導熱硅膠片，

可在壓縮力下表現較低的熱阻和較高的電子絕緣特性

3、耐高溫涂料

氮化硼在高溫下具有的明顯化學惰性，使得氮化硼涂層可用來保護鋁、鎂、鋅合金等材料免受高溫氧化。當將氮化硼涂層包覆耐火材料或陶瓷器皿后，即使溫度高達1273K時，氮化硼涂層也能有效保護其抗氧化。

而在前兩年的一項研究中，h-BN納米片涂層也被用于木材防火上，效果可見下圖。

有涂層的木材與沒有涂層的木材抗燃燒對比

（圖片來源：《涂了它，想著火也難》）

4、脫模劑

普通的潤滑油及弗素樹脂、石墨等，在一定的高溫環境下都會失去潤滑功能。但以固體潤滑劑氮化硼為原料的耐超高溫脫模劑在極端高溫下依舊能保持優良的潤滑性、脫模性，因此適用于金剛石工具的成型，高溫硬化性樹脂的成型，燒結金屬的成型，鋁框的壓制，玻璃的成型，壓鑄的脫模等。

5、高絕緣高導熱陶瓷制品

氮化硼陶瓷具有良好的耐熱性、熱穩定性、導熱性、高溫介電強度，是理想的散熱材料和高溫絕緣材料。由于其化學穩定性好，因此能抵抗大部分熔融金屬的浸蝕；制品硬度低（莫氏強度2）因此可進行精度為1/100mm的機械加工。常用于制造熔煉半導體的坩堝及冶金用高溫容器、半導體散熱絕緣零件、高溫軸承、熱電偶套管及玻璃成形模具等。