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六方氮化硼熱導(dǎo)熱材料

文章出處: 天元航材    責(zé)任編輯: 天元化工新材廠家    發(fā)布時(shí)間:2022-12-07 09:15:09    點(diǎn)擊數(shù):373    【
[導(dǎo)讀]: 天元航材給大家介紹下關(guān)于氮化硼導(dǎo)熱性能的相關(guān)知識,氮化硼導(dǎo)熱性能如何?為什么六方氮化硼可以用來充當(dāng)導(dǎo)熱填料呢?一起來看看吧!

六方氮化硼熱導(dǎo)熱材料

天元航材是一家擁有50余年的生產(chǎn)技術(shù)工藝沉淀的化工原料廠家,主營產(chǎn)品有六方氮化硼(白石墨、HBN)等氮化硼化工原料產(chǎn)品。今天,小編給大家介紹下關(guān)于氮化硼導(dǎo)熱性能的相關(guān)知識,氮化硼導(dǎo)熱性能如何?為什么六方氮化硼可以用來充當(dāng)導(dǎo)熱填料呢?一起來看看吧!

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展,現(xiàn)代電子信息產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展,人們對電子設(shè)備功率的需求不斷提高??焖儆行У睦鋮s能力和電子和電氣冷卻系統(tǒng)的升級已成為現(xiàn)代小型化電子產(chǎn)品制備工作的關(guān)鍵。現(xiàn)階段,加入導(dǎo)熱性填料以提高聚合物基體的導(dǎo)熱性,解決新一代高功率、高集成、小電子器件的散熱問題,已成為主流解決方案。
此外,重要的是要知道固體被分為金屬、半導(dǎo)體和絕緣體,這三種物質(zhì)都有各自的導(dǎo)熱性特性。三者的導(dǎo)熱性能都是用熱導(dǎo)率來表示,同時(shí)熱導(dǎo)率也稱為“導(dǎo)熱系數(shù)”。是指在物質(zhì)內(nèi)部垂直在導(dǎo)熱性方位取2個(gè)距離1米,總面積為1平方米的平行面,,若2個(gè)平面的溫度差距1K,即在1秒左右由一個(gè)平面?zhèn)鬏斨亮硗庖粋€(gè)平面的熱量就設(shè)定為物質(zhì)的熱導(dǎo)率。
而固體中的熱傳導(dǎo)載流子主要分為電子、光子和聲子三種類型。
電子:在遷移過程中,電子會攜帶大量的能量,從而發(fā)揮熱傳導(dǎo)的作用,但在電絕緣材料中,電子會被束縛;
光子:只有在透射性良好的材料中,光子才能發(fā)揮熱傳導(dǎo)的作用。
聲子:聲子是一個(gè)“晶格振動的簡單正模能量量子”,而不是一個(gè)真正的粒子。它通過將能量依次轉(zhuǎn)移到相鄰的分子或原子來完成熱傳導(dǎo)過程。聲子的本質(zhì)是將晶格的振動想象為熱傳導(dǎo)載流子的運(yùn)動和傳播。
六方氮化硼是一種具有優(yōu)異力學(xué)性能的類石墨烯層狀晶體。其平面內(nèi)機(jī)械強(qiáng)度可達(dá)500N/m,并具有優(yōu)異的耐高溫性。在空氣中抗氧化溫度為900℃,在真空中可達(dá)到2000℃。同時(shí),h-BN也具有極高的導(dǎo)熱率,其中理論計(jì)算的氮化硼納米片(BNNS)的導(dǎo)熱率高達(dá)1700~2000W.m-1.K-1。更重要的是,h-BN具有優(yōu)良的絕緣性能。h-BN的帶隙為5.2eV,擊穿強(qiáng)度高達(dá)35kV/mm,可在同時(shí)需要絕緣和散熱的條件下使用,這是石墨烯無法比較的。因此在現(xiàn)階段上氮化硼是一種具有良好應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用前景的導(dǎo)熱填料。

而對于六方氮化硼h-BN基導(dǎo)熱復(fù)合材料而言,導(dǎo)熱的載體為聲子,且熱導(dǎo)率主要取決于聲子如何傳播。
影響聲子傳播的因素有很多:
一方面,h-BN是一種具有類石墨烯結(jié)構(gòu)的層狀晶體。一個(gè)單一的h-BN基平面由硼(B)和氮(N)原子交替組成,其中B原子和N原子由強(qiáng)共價(jià)鍵連接。B-N鍵長為1.45A,相鄰六元環(huán)的中心位置之間的距離為2.50A。h-BN層之間存在AA‘型堆積,B原子在C軸上與N原子相對堆積。圖層間距為0.333nm。B原子和N原子之間的電負(fù)性差異使得h-BN層除了具有范德華力外,還具有部分離子鍵合特性,這被稱為“唇-唇”。h-BN邊緣結(jié)構(gòu)包括鋸齒形型和扶手椅型。正是由于h-BN具有長程有序晶格結(jié)構(gòu)以及B和N之間的強(qiáng)鍵合作,聲子能夠沿晶格方向移動,因此h-BN在理論上具有較高的固有導(dǎo)熱系數(shù)。然而,在實(shí)際過程中,h-BN的形貌和晶格缺陷往往會影響聲子的傳播,即h-BN的厚度越薄,薄片直徑越大,晶格缺陷越少,固有導(dǎo)熱系數(shù)越高,反之亦然。
另一方面,聲子在界面上分散,極大地阻礙了聲子的傳播。在復(fù)合材料中,界面分布主要分為兩種情況:當(dāng)導(dǎo)熱填料含量低時(shí),聚合物基體中的填料主要以隔離形式存在,不接觸,連續(xù)相仍為聚合物基體,形成類似于“海島”的兩相體系。此時(shí),界面體積較小,且界面的熱阻并不是導(dǎo)熱系數(shù)降低的主要原因。然而,聚合物基體本身不利于聲子的傳播,因此最需要考慮如何有效地構(gòu)建傳導(dǎo)路徑。當(dāng)填料含量高時(shí),復(fù)合材料內(nèi)部界面數(shù)量將大大增加,主要包括填料/填料界面和填料/聚合物界面。此時(shí),語音散射較嚴(yán)重,界面的熱阻急劇增大,因此有必要通過表面改性等方法來提高h(yuǎn)-BN與聚合物基體的匹配度。

中文名:六方氮化硼

別    名:白石墨 

性    質(zhì):最簡單的硼氮高分子

外文名:white graphite

分子式:BN

學(xué)    科:冶金工程

氮化硼六角網(wǎng)狀層面

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六方氮化硼

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