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氮(dan)化硼是氮(dan)化物中(zhong)最受人重视的材料之一，它有六种晶(jing)型，最常见(jian)的有立方氮(dan)化硼(c-BN)及六方氮(dan)化硼(h-BN)，其中c-BN和金刚石(shi)类似，主要用(yong)于制作切割工具，热导率虽(sui)强但(dan)成本较高；h-BN是有类似石(shi)墨的层状结构和晶格参数(shu)的白色粉末，也被称为(wei)白石(shi)墨。虽(sui)然导热系数(shu)低于氮(dan)化铝，但(dan)由于不会水(shui)解，以及密度只有2.2g/cm³，而且在浆料中(zhong)不易沉降(jiang)，因此作为导热填(tian)料有独到优势。

除此(ci)之外，h-BN绝(jue)缘电压为30~40kv/mm，即使在1000℃的(de)空气下使用也能保(bao)有很高的(de)绝缘(yuan)特性，且耐击穿(chuan)电压为3 kv/mm（是(shi)氧(yang)化(hua)铝两倍），故常用来搭(da)配氧(yang)化(hua)铝、氮化(hua)铝、或氮化(hua)硅等添加在树脂(zhi)中，制(zhi)成绝缘导热用复合材料。

不过要发挥h-BN性能(neng)，主要有以下(xia)2个方面都(dou)需要(yao)注意：

1.纯度

首先是纯度，h-BN颗粒的各方(fang)面(mian)性(xing)能受纯度影响较大，因此(ci)制备高纯度的h-BN颗粒是保(bao)证其广泛应用的前(qian)提，尤其(qi)要注意的是游离硼的含量——h-BN粉(fen)常会有不安定的含硼(peng)化物(wu)残留，含硼化(hua)物是以氢键与h-BN粉键结(jie)，因氢键容易(yi)被破(po)坏，使硼离(li)子游离(li)并与水分(fen)子的(de)氢氧根离(li)子结合成H₃BO₃(硼(peng)酸），造成产品污(wu)染。因此游离(li)硼的含量(liang)越低(di)越好，越低(di)的游离(li)硼意味h-BN粉越(yue)稳定。目前(qian)直接影响纯度的(de)因(yin)素有烧制条(tiao)件以(yi)及产品(pin)后处理(li)等。

2.形貌

其次(ci)，由于填料(liao)的形(xing)状与长径比都会影响复合材料导热性能（常见的有纤(xian)维(wei)状、片状、球状等(deng)），因此导热填料形貌的(de)抉择也很关(guan)键。当前使用的(de)h-BN填(tian)料(liao)多(duo)为球形和片状，其中球形填料可(ke)以(yi)带来更高的(de)填充量(liang)，理论上填充率越高材(cai)料整体的导热性(xing)能越好，因此h-BN球形填料是橡(xiang)胶塑料(liao)(liao)复合材料(liao)(liao)的热门候选导热填(tian)料(liao)(liao)；与此同(tong)时(shi)，片状填料也(ye)有自(zi)己的优(you)势(shi)，它具(ju)有(you)高比表面(mian)积，因此有利(li)于构成声(sheng)子导(dao)热(re)通道(dao)，提升体系热(re)导(dao)率，同样也是导热领域的大热(re)门(men)选择。

片状hBN和球形(xing)hBN粉体

那到底是(shi)球形好还是(shi)片状好呢？即使选择困(kun)难症也没关系，因为两者完全(quan)可以一起用。单独使用片(pian)状h-BN时，由于其形状不规则(ze)，垂(chui)直(zhi)晶面方向的热(re)导(dao)率会远小于(yu)平行晶(jing)面方向热(re)(re)导率，导致氮化硼高度(du)填(tian)充到聚(ju)合物中时(shi)部分(fen)片晶(jing)取(qu)向垂直于(yu)理想热(re)(re)导方向，而且填(tian)充率也(ye)较低，不(bu)能充分利用h-BN的(de)导热性能(neng)。

单(dan)独使用球型h-BN虽能(neng)带来更高的(de)(de)填(tian)(tian)充(chong)(chong)量，但也并非是添加(jia)量越大(da)复合材料导热(re)(re)(re)能力(li)就(jiu)越优秀。根据相(xiang)关研究表明(ming)，球形(xing)氮化(hua)硼(peng)作为填(tian)(tian)充(chong)(chong)料，其填(tian)(tian)充(chong)(chong)量对硅树脂导热(re)(re)(re)性和热(re)(re)(re)阻的(de)(de)影响(xiang)。随着(zhe)(zhe)氮化(hua)硼(peng)的(de)(de)添加(jia)，硅树脂先(xian)达到(dao)一个导热(re)(re)(re)峰值，此(ci)时填(tian)(tian)充(chong)(chong)量最佳，随着(zhe)(zhe)填(tian)(tian)充(chong)(chong)量逐渐添加(jia)，复合材料的(de)(de)热(re)(re)(re)阻加(jia)大(da)，硅树脂的(de)(de)导热(re)(re)(re)能力(li)又有所下降。

但即便是最佳的填充量，h-BN球形颗粒在基体(ti)中呈现(xian)的依(yi)旧是“孤岛状(zhuang)”分布（如下图左），颗粒与颗粒之间(jian)存(cun)在许多影(ying)响导热效果(guo)的空(kong)隙。但如果(guo)能加(jia)入适量充当“桥梁”的(de)h-BN片状填料(liao)，就能(neng)填充到球形氮化(hua)硼之(zhi)间的空隙中，连(lian)接相邻的BN颗(ke)粒，为BN提供更多的接(jie)触点(dian)，形成导热网络，进一步提升导热效果(guo)（下图右）。

图片来源：Saint-Gobain

总结

综上所述(shu)，h-BN由于其良好的导(dao)热性(xing)能与(yu)绝缘性(xing)能，是聚合物基导(dao)热复合材料(liao)的理想(xiang)填料(liao)之一。目(mu)前看来，h-BN片(pian)层剥离、球形颗粒的制备(bei)以及在基体中的(de)取向(xiang)排列情况，均对复(fu)合材料导热性能起(qi)决定性作用。除此之(zhi)外(wai)，BN颗(ke)粒表面(mian)处理工艺(yi)研(yan)究也(ye)是非常重要的(de)，千万(wan)不可以忽视噢(o)。

资(zi)料(liao)来源：

片状氧(yang)化铝／球形(xing)氮化硼(peng)导热膏的制备及表征，楚肖莉，孙立(li)军，查鲲鹏，郝春成。

聚合(he)(he)物／氮化硼(peng)复合(he)(he)导热材(cai)料研究进(jin)展，徐万顷，黄桃青，李永伟，陈敏，武利民。

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