氮化硼(BN)是一种性能优异并有很大发展潜力的新型陶瓷材料,包括5种异构体,分别是六方氮化硼(h-BN),纤锌矿氮化硼(w-BN),三方氮化硼(r-BN)、立方氮化硼(c-BN)和斜方氮化硼(o-BN)。
其中六方氮化硼的结构与石墨类似,具有六方层状结构,晶格常数a=0.250 4 nm,c=0.666 1 nm,理论密度2.27 g/cm3,熔点3 000℃,质地柔软,可加工性强,并且颜色为白色,俗称“白石墨”。
六方氮化硼是典型的各向异性材料,在垂直于c轴方向上有较高的热导率[60 W/(m·K)]、低的热膨胀系数[(0~2.6)×10–4/K]和高的抗张强度(41 MPa);平行于c轴方向具有较低的热导率[1.2~2.9 W/(m·K)]、较低的介电常数(3~5)和介质损耗[(1~1.4)×10–4]以及高的抗压强度等。
六方氮化硼具有优良的电绝缘性、极好的化学稳定性以及优良的介电性能(介质损耗在0~1 375℃温度区内最大仅为3.9×10–4)和介电性能频率稳定性(在0~10 GHz时介电常数值几乎不变,在26.5~40.0 GHz高频下的介电常数值为4.20~4.45),越来越受到重视[1~3]。
六方氮化硼材料有很高的应用价值:h-BN粉末可用来制备h-BN和c-BN陶瓷或用作高温润滑剂;h-BN纤维可用作**天线罩、微波天线窗等防热透波部件的陶瓷基复合材料的增强剂;h-BN薄膜作为一种光电功能材料被用于紫外空间光调制器领域和体声波与表面声波器件材料h;-BN陶瓷可用作陶瓷微波管输能窗和夹持杆材料。由于h-BN是共价键化合物,高质量h-BN陶瓷的制备具有一定难度。
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