六方氮化硼——层状结构主导下的独特材料特性

六方氮化硼是什么

六方氮化硼，也被称为白石墨（white graphite），是一种具有独特物理化学性质的先进陶瓷材料。六方氮化硼具有类似于石墨的层状结构。层内的硼原子和氮原子通过强共价键结合，而层与层之间则是通过较弱的范德华力相互作用。这种结构使得六方氮化硼具有一些独特的性质。

基本性质

化学式：BN

颜色与形态：白色粉末或晶体

晶体结构：与石墨中的六角碳网相似，六方氮化硼中氮和硼也组成六角网状层面，互相重叠，构成晶体。这种结构使得六方氮化硼具有与石墨相似的反磁性及很高的异向性。

物理性质

润滑性：具有良好的润滑性能，类似于石墨，在高温下仍能保持较好的润滑效果。

绝缘性：是一种优良的电绝缘体，具有很高的电阻率。

导热性：具有良好的导热性能，可用于散热材料。

硬度低，是一种软质材料，莫氏硬度约2，可加工性好。

化学性质

耐腐蚀性：化学稳定性好，常温下不与水、酸、碱反应。但与水共煮会缓慢水解生成硼酸和氨。

耐高温：熔点近3000℃。

应用领域

耐火材料：六方氮化硼因其高熔点和优异的化学稳定性，被广泛用作耐火材料，如高温坩埚、蒸发舟等。

半导体行业：作为半导体固相掺杂源，以及用于制造高温抗氧化涂层、催化等领域。

航空航天：由于其高的热稳定性和低的介电损耗，六方氮化硼是制造高温天线罩/窗的理想材料之一，也适用于飞机、火箭发动机的喷口材料等。

电子行业：在电子电路中作为散热管理器件使用，提升器件的寿命和可靠性。同时，六方氮化硼粉体还是一种理想的高分子填料，可提高树脂、橡胶、塑料等材料的热导率和绝缘特性。

超硬材料：六方氮化硼可以在高温高压下转化成立方氮化硼（CBN），因此是合成立方氮化硼的重要原料。

其他应用：

润滑剂：由于其良好的润滑性能，可用于高温、高压等苛刻条件下的润滑剂。

陶瓷材料：可用于制备高性能陶瓷，如耐高温陶瓷、绝缘陶瓷等。

复合材料：与其他材料复合，可制备具有特殊性能的复合材料，如增强塑料、金属基复合材料等。

还可用作防中子辐射的包装材料、火箭发动机组成材料、脱模剂等。在化妆品中，h-BN粉体因其润滑、质轻等特性，可作为体质颜料使用，调节产品的涂展性、皮肤贴付性等。

制备方法

六方氮化硼的合成方法很多，基本原理均为将硼源与氮源一起加热反应精制而成。常用的制备方法包括硼砂尿素法、水热合成法、化学气相沉积法和先驱体法等。这些方法的工艺流程对产品的质量、产量都有很大影响，因此在实际生产中需要严格控制原料的纯度和配比、反应温度和时间、洗涤方法和烘干工艺等条件。