氮化硼的制备方法多样,主要包括以下几种:
高温高压合成法:在高温高压条件下,由纯六方氮化硼(HBN)直接转变成立方氮化硼(CBN)。使用催化剂可降低转变温度和压力,常用的催化剂包括碱和碱土金属、氮化物、氟代氮化物等。
化学气相合成法:利用脉冲等离子体技术在低温低压下制备氮化硼膜。反应气体(如BCl?或B?H?与NH?的混合气体)在高温基体表面发生分解和化学反应,沉积成膜。
水热合成法:在高压釜中的高温高压环境下,以水为反应介质,使难溶或不溶的物质溶解并重结晶。
苯热合成法:利用苯的稳定共轭结构作为溶剂,在相对低的温度和压力下制备氮化硼。
自蔓延技术:通过外部能量诱发高放热化学反应,反应在自身放出热量的支持下快速进行。
碳热合成技术:在碳化硅表面上,以硼酸为原料,碳为还原剂,氨气氮化得到氮化硼。
离子束溅射技术:利用粒子束溅射沉积技术,得到立方氮化硼和六方氮化硼的混合产物。
激光诱发还原法:用激光诱发反应前驱体之间的氧化还原反应,生成氮化硼。
氮化硼的具体用途
电子工程领域:
高温电子封装:氮化硼具有优良的热导率和电绝缘性能,可用于陶瓷基板、芯片载体、散热器等器件的封装材料。
电力电子散热:作为高功率密度电力电子器件的散热材料,提高器件的可靠性和寿命。
微波介质陶瓷:用于制造高频微波器件,如滤波器、谐振器、天线等。
半导体制造:作为刻蚀剂和薄膜沉积原料,保护半导体器件免受损伤或污染。
冶金工业:
保护材料:在钢铁冶炼过程中,作为保护渣或熔融金属的过滤材料。
热工材料:用于制造坩埚、热电偶套管等高温设备。
隔热材料:作为隔热板、隔热套等,降低热量交换。
加工工具:作为刀具涂层材料或磨料,提高加工效率和表面光洁度。
化学工业:
高耐腐蚀性材料:用于化学品生产和储存。
脱模剂和润滑剂:在塑料成型和金属拉丝工艺中应用。
高温固体润滑剂:在挤压抗磨添加剂、陶瓷复合材料添加剂等领域应用。
航空航天领域:
高温防护涂层:作为火箭发动机和飞机燃气涡轮发动机中高温部件的理想涂层材料。
增强复合材料:与其他材料结合形成高性能复合材料,用于制造飞机和航天器的结构件。
润滑剂:应用于发动机部件、齿轮和轴承等摩擦和接触表面。
空间辐射屏蔽:用于制造空间辐射屏蔽材料。
其他领域:
高能射线探测器:用于核物理实验、医学影像诊断等领域。
纳米电子学:用于制造纳米电子器件,如场效应晶体管、纳米集成电路等。
化妆品:作为口红的填料,提供无毒、润滑和光泽效果。