雖然氮化硼的結構與石墨相似,但與石墨相比,氮化硼具有許多優異的物理化學性能:
1.穩定性
它不會潤濕或作用於大多數金屬熔體,如鋼、不鏽鋼、鋁、鐵、鍺、鉍、矽、銅等。因此可用作坩堝、舟皿、液態金屬輸送管、火箭噴管、大功率器件底座、高溫熱電偶保護、熔化金屬的管道、泵零件、鑄鋼用模具和高溫電絕緣材料。
2.耐熱性和耐腐蝕性
它可用於製造高溫部件、火箭燃燒室襯裏、航天器隔熱罩、MHD發電機的耐腐蝕部件等。
3.隔熱
廣泛用於高壓高頻電弧和等離子電弧的絕緣體,各種加熱器的絕緣體,加熱管套管和高溫、高頻、高壓絕緣散熱元件,電爐的材料高頻使用。
4.導熱性
用作製備砷化镓、磷化镓、磷化銦的坩堝,半導體封裝散熱底板,移相器散熱棒,行波管收集散熱管,半導體P型擴散源,集成電極和微波窗口。
5.防護的
在原子反應堆中用作中子吸收材料和屏蔽材料。還可用作紅外和微波偏振器、紅外濾光片、激光儀器的光路、高壓傳輸材料等。
6.潤滑劑
它可用作自潤滑軸承的部件。氮化硼的許多物理性質與石墨相似,因此被稱為白石墨。與雲母、滑石粉、矽酸鹽、脂肪酸一起被稱為白色固體潤滑劑。氮化硼作為潤滑劑,可以分散在耐熱潤滑脂、水或溶劑中;噴塗在摩擦表麵,直至溶劑揮發形成幹膜;作為耐高溫自潤滑複合材料填充在樹脂、陶瓷和金屬的表層。用於航天工程,氮化硼粉末也可以直接塗在導軌表麵。氮化硼懸浮油為白色或黃色。因此不汙染紡織機械中的纖維製品,可廣泛用於合成纖維紡織機械的潤滑。
7.添加劑
由氮化硼製成的氮化硼纖維是一種中等模量、高功能的無機合成工程材料,可廣泛應用於化學工業、紡織工業、航空航天技術等領域。
氮化硼的應用
氮化硼有許多優異的性能:
1.高硬度的機械性能,顯微維氏硬度約為5000 kg/mm2,僅次於金剛石,是超硬防護塗層的材料,也可用作刀具材料;
2、熱性能優異,導熱率高,熱穩定性好,是良好的導熱材料和耐熱材料;
3.化學惰性好,高溫抗氧化能力強(1300℃以下不易氧化,不易與黑色金屬及其合金材料發生反應,可廣泛用於鋼鐵製品的加工和磨削。還可以在相當高的溫度下切割耐熱鋼、鈦合金及其淬火鋼。然而,金剛石不適合加工含鐵材料。此外,它還可以作為一種優良的抗氧化保護塗層;
4.光譜透過率高,光譜寬度包括紅外區、可見光區到紫外區,其高硬度使其成為光學元件良好的保護塗層,還可用作光學窗口材料和紫外發光二極管(發光波長可達215 nm),是一個到達紫外區的二極管發光器件;
5.良好的半導體特性。立方氮化硼的帶隙為6.4 eV,既可以N摻雜,也可以P摻雜。它是一種優良的寬帶隙材料,可用於製造高溫、大功率、抗輻射的電子器件,而金剛石隻能作為P型半導體摻雜。
6.優異的電學特性,表麵具有負電子親和力,是一種優異的場發射材料,可用於封裝冷陰極電子場發射器件;
7.良好的絕緣性和化學穩定性。可作為其他III中的絕緣層。v化合物,如砷化镓(GaAs)和磷化銦(InP)金屬絕緣半導體(MIS)器件,以改善其高頻特性。它還可以用作電絕緣層,以增加各種器件的穩定性,如場效應晶體管、薄膜電容器,以及用作金屬絕緣半導體結構隧穿的絕緣層。
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