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    氮化鋁與氮化硼:兩種高性能導(dǎo)熱材料

    文章出處:行業(yè)動(dòng)態(tài) 責(zé)任編輯:東莞東超新材料科技有限公司 發(fā)表時(shí)間:2024-07-13
            氮化鋁(AlN)和氮化硼(BN),包括其同素異形體立方氮化硼(c-BN)和六方氮化硼(h-BN),是現(xiàn)代電子行業(yè)中不可或缺的高性能導(dǎo)熱材料。它們?cè)诟邷亍⒏哳l等嚴(yán)苛環(huán)境下的廣泛應(yīng)用,為電子器件的散熱和電氣絕緣提供了可靠保障。

     氮化鋁(AlN)的導(dǎo)熱與絕緣性能
    氮化鋁以其極高的熱導(dǎo)率著稱,室溫下可達(dá)320 W/m·K,遠(yuǎn)超氧化鋁(Al2O3)。這使得AlN成為理想的熱沉材料,尤其在半導(dǎo)體器件散熱領(lǐng)域表現(xiàn)突出。在電氣絕緣方面,AlN作為一種寬禁帶半導(dǎo)體材料,展現(xiàn)出以下特點(diǎn):
    - 高絕緣電阻:在室溫下可視為電介質(zhì)。
    - 介電常數(shù):約為8-10,較高值可能限制其在高頻應(yīng)用中的適用性。
    - 擊穿場(chǎng)強(qiáng):高達(dá)1.8 MV/cm,適合在較高電場(chǎng)下保持絕緣性能。
    因此,氮化鋁在需要同時(shí)考慮熱管理和電氣絕緣的場(chǎng)合中備受青睞。

     氮化硼(BN)的導(dǎo)熱與絕緣性能
    氮化硼,尤其是立方氮化硼(c-BN),其熱導(dǎo)率可達(dá)600-700 W/m·K,優(yōu)于氮化鋁。六方氮化硼(h-BN)的熱導(dǎo)率雖略低,但也能達(dá)到幾十到300 W/m·K。在電氣絕緣方面,氮化硼的性能如下:
    - 優(yōu)異的電絕緣性:六方氮化硼的絕緣性能優(yōu)于氮化鋁。
    - 介電常數(shù):約為4-5,低值使其在高頻應(yīng)用中更具優(yōu)勢(shì)。
    - 擊穿場(chǎng)強(qiáng):超過2.5 MV/cm,在高壓應(yīng)用中表現(xiàn)出色。
    立方氮化硼(c-BN)雖具有高絕緣性能,但由于制備難度和成本,其應(yīng)用領(lǐng)域相對(duì)有限。

          粉體改性是指通過特定的化學(xué)或物理方法對(duì)氮化鋁粉末進(jìn)行處理,以改善其性能,如提高導(dǎo)熱性、改善粒度分布、增強(qiáng)與基體的結(jié)合力等。粉體進(jìn)行改性,可以滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求,提高其性能,從而擴(kuò)大其在各種應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。東超新材在功能粉體表面處理領(lǐng)域擁有多年的研究經(jīng)驗(yàn),已成功研發(fā)出改性氮化硼粉體、改性氮化鋁粉體。

    綜合比較與應(yīng)用選擇

    1. 立方氮化硼(c-BN)的熱導(dǎo)率高于氮化鋁(AlN)。
    2. 六方氮化硼(h-BN)的熱導(dǎo)率與氮化鋁相近,但可能因結(jié)構(gòu)不完美而略低。
    3. 兩種材料的熱導(dǎo)率均受制備工藝、純度、微觀結(jié)構(gòu)等因素影響。
           在實(shí)際應(yīng)用中,選擇氮化鋁還是氮化硼作為導(dǎo)熱材料,需綜合考慮應(yīng)用場(chǎng)景、成本、加工難度等因素。它們?cè)诟叻肿硬牧现械膽?yīng)用主要體現(xiàn)在提高材料的導(dǎo)熱性能、機(jī)械性能和耐熱性能等方面。BN的高導(dǎo)熱性能使其成為理想的導(dǎo)熱填料,可以用于制備導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料。在高分子材料中添加BN或AlN可以顯著提高材料的性能,但同時(shí)也需要注意填料與基體之間的相容性和界面結(jié)合力,以確保復(fù)合材料的整體性能達(dá)到預(yù)期。因此,在實(shí)際應(yīng)用中,通常需要對(duì)填料進(jìn)行表面處理,以提高其與高分子基體的結(jié)合力。
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