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氮(dan)化(hua)硼是氮(dan)化(hua)物中最(zui)受人重视的(de)材料之一，它有六种晶型，最(zui)常见(jian)的(de)有立方(fang)氮(dan)化(hua)硼(c-BN)及六方氮(dan)化(hua)硼(h-BN)，其中c-BN和(he)金(jin)刚石(shi)(shi)类(lei)似(si)，主要用于(yu)制作切割工具，热(re)导率虽(sui)强但成本较高；h-BN是有类(lei)似(si)石(shi)(shi)墨(mo)的层状结(jie)构和(he)晶格参数的白色粉末，也被(bei)称为白石(shi)(shi)墨(mo)。虽(sui)然导热(re)系(xi)数低于(yu)氮(dan)化(hua)铝，但由(you)于(yu)不会水(shui)解(jie)，以及密(mi)度(du)只有(you)2.2g/cm³，而且在浆(jiang)料中不(bu)易沉降(jiang)，因此作为导热(re)填料(liao)有(you)独到优(you)势。

除(chu)此之外(wai)，h-BN绝缘电压(ya)为30~40kv/mm，即(ji)使在1000℃的空气下使用也能(neng)保有很高的绝(jue)缘(yuan)特(te)性，且耐(nai)击穿电压为3 kv/mm（是氧(yang)化(hua)(hua)铝两倍），故常用来搭(da)配氧(yang)化(hua)(hua)铝、氮(dan)化(hua)(hua)铝、或氮(dan)化(hua)(hua)硅等(deng)添加(jia)在树脂中，制(zhi)成绝缘导热(re)用复(fu)合(he)材料。

不过要(yao)发挥h-BN性能，主要有以下2个方面都需要注意(yi)：

1.纯度

首先是纯度，h-BN颗粒的各方面性能受纯度影响较大，因此制备高纯度的h-BN颗粒是保(bao)证其广泛应用的前提，尤其要注(zhu)意的(de)是游离(li)硼的含量——h-BN粉(fen)常会有不安定的含硼化物残留，含硼化物是以(yi)氢(qing)键与h-BN粉键结，因氢(qing)键容(rong)易被破坏，使硼离(li)子(zi)(zi)(zi)游离(li)并与水分子(zi)(zi)(zi)的氢氧根离(li)子(zi)(zi)(zi)结合(he)成(cheng)H₃BO₃(硼酸），造成产品污染。因此游离(li)硼(peng)的(de)含(han)量越低越好，越低的(de)游离(li)硼(peng)意味h-BN粉越稳(wen)定(ding)。目前直接影响纯度的(de)因素有烧(shao)制(zhi)条件以及产品后处理等。

2.形貌

其次，由(you)于填料(liao)的形状(zhuang)与长(zhang)径比都会影(ying)响复合材料导热性能（常见的有纤(xian)维状(zhuang)(zhuang)、片状(zhuang)(zhuang)、球状(zhuang)(zhuang)等），因此导(dao)热填料形貌的抉择也很关键。当前使用的h-BN填料多为球形和片(pian)状，其中(zhong)球形填料可以带来更高的(de)填充量(liang)，理(li)论上填充(chong)率越(yue)高材料整体的导热性能(neng)越(yue)好(hao)，因(yin)此h-BN球形填料是橡胶塑料(liao)复合材料(liao)的热(re)门候选导热(re)填料(liao)；与此同时，片状填料(liao)也有(you)自己(ji)的优(you)势，它具有高比表面(mian)积(ji)，因此有利(li)于构(gou)成声子导(dao)热(re)通道，提升(sheng)体系热(re)导(dao)率(lv)，同样也是导热领(ling)域的大热门选择。

片状hBN和球形(xing)hBN粉体

那(nei)到底是球形好还是片(pian)状好呢？即使(shi)选择(ze)困难症也(ye)没关(guan)系，因(yin)为两者完(wan)全(quan)可以(yi)一起(qi)用。单独使用片状(zhuang)h-BN时，由于其形(xing)状不规则(ze)，垂直晶面(mian)方向(xiang)的热导率会(hui)远小于平行晶面(mian)方向热导率，导致(zhi)氮化(hua)硼高度填充到聚(ju)合物(wu)中时部分片晶取(qu)向垂直于理想(xiang)热导方向，而且填(tian)充率也较低，不能充分(fen)利用h-BN的导热性能。

单独使用球(qiu)型h-BN虽能(neng)带来更高的(de)(de)填(tian)充量，但也并非是添(tian)加(jia)量越大(da)复(fu)合材料导热(re)能力就(jiu)越优(you)秀(xiu)。根据(ju)相关研(yan)究表明，球形氮化(hua)硼作为填(tian)充料，其填(tian)充量对硅(gui)树(shu)(shu)脂(zhi)导热(re)性和(he)热(re)阻的(de)(de)影(ying)响。随(sui)着氮化(hua)硼的(de)(de)添(tian)加(jia)，硅(gui)树(shu)(shu)脂(zhi)先达到一个导热(re)峰值，此时填(tian)充量最佳，随(sui)着填(tian)充量逐渐添(tian)加(jia)，复(fu)合材料的(de)(de)热(re)阻加(jia)大(da)，硅(gui)树(shu)(shu)脂(zhi)的(de)(de)导热(re)能力又有所(suo)下降。

但即便是(shi)最佳的填充量，h-BN球形颗粒在基体中呈现的依旧是“孤岛状”分布（如(ru)下图左），颗粒与颗粒之间存在许多影响导热(re)效(xiao)果(guo)的(de)空隙(xi)。但如(ru)果(guo)能加入适量充当“桥梁”的h-BN片(pian)状填料，就(jiu)能填(tian)充到球(qiu)形氮化(hua)硼之间的(de)空隙(xi)中，连(lian)接相邻的BN颗粒，为BN提(ti)供更多的接触(chu)点，形成导热网络，进一步提(ti)升导热效(xiao)果（下图(tu)右）。

图片来(lai)源：Saint-Gobain

总结

综上所述，h-BN由于其良好的(de)导热性能与绝(jue)缘性能，是聚合物基导热复合材(cai)料(liao)的(de)理想(xiang)填料(liao)之一。目前看来(lai)，h-BN片层(ceng)剥(bo)离(li)、球(qiu)形颗粒(li)的制备以及在基体中的取向排列情况，均对复合材料(liao)导热性能起决定性作用。除此之外，BN颗粒(li)表面(mian)处理工艺研究也是非(fei)常重要的，千万不可以忽视噢(o)。

资料来(lai)源：

片状氧化(hua)铝／球形(xing)氮(dan)化(hua)硼导热膏的制备及表征，楚肖莉，孙立军，查鲲鹏，郝(hao)春(chun)成。

聚合(he)(he)物(wu)／氮化硼(peng)复合(he)(he)导热(re)材料研究进展，徐万顷，黄桃青(qing)，李永伟，陈(chen)敏，武利民。

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