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粉体百科:白色石墨烯——六方氮化硼


来源:中国粉体网   黑金

[导读]  白色石墨烯——六方氮化硼。

中国粉体网讯  白色石墨烯——六方氮化硼。


氮化硼


氮化硼(BN)是一种性能优异,极具发展潜力和应用前景的新型宽带隙纳米材料。它是一种典型的Ⅲ-Ⅴ族化合物,由氮原子和硼原子组成。氮原子和硼原子采取不同的杂化方式相互结合,可以形成不同物相结构的氮化硼。


六方氮化硼

立方氮化硼

菱面体氮化硼

纤锌矿氮化硼

正交氮化硼


氮化硼主要物相的结构示意图



氮化硼的结构参数



六方氮化硼


六方氮化硼它是唯一存在于自然界的氮化硼相,属于六方晶系,呈白色,具有类似于石墨烯的层状结构特征和晶格参数,故又称白色石墨烯。它具有优异的耐高温、抗热震、高温热稳定性、耐腐蚀和易切削加工等综合特性,在冶金、化工、电子及新能源等领域具有广阔的应用前景。


六方氮化硼的结构及参数


六方氮化硼的性质


由于六方氮化硼的结构特点,使其具有很多优异的特性。


物理性质:高导热性、高耐热性、润滑性、摩擦系数低、热膨胀系数低、介电性质优异、可加工性强等。


化学性质:抗氧化性强、抗腐蚀性强、化学性质稳定。


六方氮化硼(h- BN)的基本性质



六方氮化硼纳米片的制备方法


六方氮化硼纳米片的制备方法有自下而上和自上而下两种,自下而上就是指利用化学合成的方法合成出六方氮化硼纳米片,自上而下是指通过剥离,将大块的六方氮化硼剥离成六方氮化硼纳米片。


化学气相沉积法(CVD)



合成六方氮化硼纳米片的装置示意图


机械剥离法



球磨法剥离过程的SEM图(a,c)及相应的剥离机理示意图(b,d)


热剥离法


h-BN原料(A)及热剥离法剥离并功能化的h-BN

(B)在水中的溶剂情况和纳米片的AFM照片


液相剥离法


1)超声法



超声辅助法剥离六方氮化硼的原理示意图及纳米片的AFM照片


2)类Hummer法


类Hummer法剥离六方氮化硼过程


3)碱熔法



碱熔法剥离机理示意图


4)氟化法



氟化法剥离机理


六方氮化硼的应用


利用氮化硼制品较好的耐高温性和电绝缘性,可作为高温下的电绝缘材料,具有优良的抗热冲击性。


利用其高导热性及对微波辐射的穿透性能,在电子工业中可用作雷达的传递窗。


利用h-BN制品熔点较高、热膨胀系数小以及几乎对所有熔融金属都稳定的性能,可用作高温金属冶炼坩埚、耐热材料、散热片和导热材料等。


利用h-BN陶瓷优异的热稳定性能,可在1500°C至室温反复急冷急热条件下使用。


利用h-BN陶瓷对酸、碱和玻璃熔渣有良好的耐侵蚀性,以及对大多数熔融金属既不润湿也不反应的性能,可用作熔炼有色金属、贵金属和稀有金属的坩埚、器皿、管道、输送泵等部件。


利用h-BN陶瓷既是热的良导体,又是电的绝缘体,可作为超高温的绝缘材料。


利用h-BN陶瓷对微波和红外线是透明的,可用作透红外和微波的窗口,如雷达窗口等。


利用h-BN陶瓷具有较强的中子吸收能力,可在原子能工业中与各种塑料、石墨混合使用,作为原子堆的屏蔽材料。


利用h-BN陶瓷具有较高的热稳定性、化学稳定性和电绝缘性,同时还具有热导率高、介电性好、制品易加工等特点,可与TiB2复合制备导电陶瓷蒸发舟。


利用h-BN在超高压下性能稳定,可作为压力传递材料和容器。


利用h-BN是最轻的陶瓷材料,可用于飞机和宇宙飞行器的高温结构材料。


利用h-BN的发光性,可以作为场致发光材料。


参考资料:

李晨.六方氮化硼纳米片的制备、功能化及其在导热聚合物中的应用

翟凤瑞.六方氮化硼陶瓷的放电等离子烧结及性能研究


(中国粉体网编辑整理/三昧)


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