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低溫?zé)Y(jié)氮化硼基陶瓷復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)高導(dǎo)熱性能

文章出處:產(chǎn)品百科 責(zé)任編輯:東莞東超新材料科技有限公司 發(fā)表時(shí)間:2024-08-02
  

     氧化鋁陶瓷在無(wú)線通信系統(tǒng)中的作用至關(guān)重要,尤其是隨著高頻通信技術(shù)的發(fā)展,對(duì)其小型化和集成化的需求愈發(fā)強(qiáng)烈。目前,低溫?zé)Y(jié)的氧化鋁陶瓷面臨的主要問(wèn)題是導(dǎo)熱性不足,在高功率運(yùn)行時(shí)會(huì)導(dǎo)致溫度顯著升高,進(jìn)而影響器件的表現(xiàn)和壽命。盡管已有研究嘗試在低溫條件下制備高熱導(dǎo)率的陶瓷,但這些研究制成的陶瓷熱導(dǎo)率仍遠(yuǎn)低于高溫?zé)Y(jié)產(chǎn)品。因此,開(kāi)發(fā)能夠在低溫下燒結(jié)且具有高導(dǎo)熱性的先進(jìn)陶瓷材料成為了一個(gè)緊迫的研究課題。

?陶瓷氮化硼粉,六方氮化硼,高導(dǎo)熱填料,氮化硼粉末

       在這一背景下,氮化硼因其獨(dú)特的物理和化學(xué)特性,在低溫?zé)Y(jié)陶瓷領(lǐng)域嶄露頭角。近期,南方科技大學(xué)汪宏團(tuán)隊(duì)在混合集成和共燒技術(shù)方面取得了重大進(jìn)展,特別是在開(kāi)發(fā)導(dǎo)熱性好的低溫?zé)Y(jié)陶瓷材料方面。他們成功研制出在極低溫度(如150℃)下燒結(jié)的致密取向氮化硼(BN)基陶瓷復(fù)合材料,該材料具有高達(dá)42W/(m·K)的導(dǎo)熱系數(shù),遠(yuǎn)超現(xiàn)有的低溫陶瓷。
     氮化硼以其卓越的熱導(dǎo)率而著稱,與金剛石和立方氮化硼相匹敵,因此在電子器件和熱管理系統(tǒng)的高效散熱方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。其熱導(dǎo)率遠(yuǎn)超傳統(tǒng)陶瓷材料,包括氧化鋁和氮化鋁。氮化硼的硬度極高,僅次于金剛石,賦予了它卓越的耐磨性和耐腐蝕性,廣泛應(yīng)用于切削工具、磨料和高溫潤(rùn)滑劑等領(lǐng)域。作為一種優(yōu)秀的電絕緣體,氮化硼適用于高壓和高頻電子器件,其高電阻率也使其成為高性能絕緣涂層的理想材料。氮化硼在高溫和腐蝕性環(huán)境中表現(xiàn)出極佳的化學(xué)穩(wěn)定性,不易與酸、堿和鹽發(fā)生反應(yīng),因此在化學(xué)工業(yè)和航空航天領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。此外,氮化硼的低介電常數(shù)和介電損耗,以及優(yōu)異的微波介電性能,使其成為無(wú)線通信和雷達(dá)系統(tǒng)中微波器件的理想選擇。氮化硼的熔點(diǎn)超過(guò)3000℃,適用于高溫環(huán)境,且其低熱膨脹系數(shù)確保了在溫度變化下的尺寸穩(wěn)定性。
      通過(guò)詳盡的實(shí)驗(yàn)研究和模擬分析,團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)這種陶瓷復(fù)合材料的高導(dǎo)熱性主要?dú)w功于BN片的高密度和高取向排列。這一突破不僅打破了低溫?zé)Y(jié)陶瓷在導(dǎo)熱性上的限制,而且得到了團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的新理論模型的支持。此外,該陶瓷復(fù)合材料還展現(xiàn)了優(yōu)異的微波介電性能,為其在無(wú)線通信和電子器件等領(lǐng)域的應(yīng)用開(kāi)辟了廣闊的道路。該研究成果以“所有陶瓷的超高熱導(dǎo)率和優(yōu)異介電性能在超低溫下創(chuàng)造”為標(biāo)題發(fā)表在《Cell Reports Physical Science》雜志上。
       這項(xiàng)成就不僅為制備高導(dǎo)熱陶瓷材料提供了新的路徑,也為低溫下高功率器件的集成提供了可能性。展望未來(lái),隨著研究的進(jìn)一步深入和技術(shù)的發(fā)展,氮化硼基陶瓷復(fù)合材料有望在無(wú)線通信系統(tǒng)中扮演更加關(guān)鍵的角色,從而推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的進(jìn)步。

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