Cerámica de nitruro de boro hexagonal: converténdose na nova favorita en diversas industrias

1. Campo aeroespacial

O h-BN presenta unha alta estabilidade térmica e unha baixa perda dieléctrica, o que o converte nun dos materiais axeitados para a fabricación de cubertas/fiestras de antenas de alta temperatura. Aínda que ten problemas como a baixa dureza e a escasa resistencia á erosión da choiva, a incorporación de nitruro de silicio, o óxido de silicio e outros materiais en cerámica de h-BN facilita a mellora das características de sinterización ao tempo que aproveita as vantaxes de cada compoñente. Esta proposta composta pode cumprir os complexos requisitos de rendemento para a protección térmica, a capacidade de soportar carga e a transmisión de ondas dos compoñentes da cuberta/xanela da antena en condicións de voo con número de Mach elevado.

Para os propulsores Hall aplicables ao control de actitude de satélites e sondas espaciais profundas, inserción en órbita, transferencia e misións de voo de mantemento, os compoñentes clave do material da boquilla deben posuír boa resistencia á calor, choque térmico anticíclico, illamento eléctrico a alta temperatura, resistencia á erosión por pulverización catódica de ións e coeficientes de emisión de electróns secundarios axeitados. A cerámica h-BN é o material máis axeitado para a fabricación de compoñentes da boquilla. Rusia, Xapón, Estados Unidos e a Unión Europea levaron a cabo unha extensa investigación sobre os materiais cerámicos das boquillas da serie h-BN para propulsores Hall e aplicáronse con éxito en naves espaciais relacionadas. O noso país tamén completou a verificación experimental en órbita dos propulsores Hall e os seus compoñentes da boquilla en modelos de satélites relacionados e outras naves espaciais.

2. Industria metalúrxica

O h-BN e as súas cerámicas de fase complexa foron amplamente empregados como materiais refractarios de alta temperatura, como o barco de evaporación cerámico de fase complexa TiB,-AIN-BN, o aneis de separación SigN-BN, o electrolizador especial de metal de alta temperatura, o colapso de alta temperatura, a cuncha de fundición, etc. Coa profundidade da investigación e a expansión das necesidades de aplicación, o rendemento desta serie de materiais cerámicos mellorou moito e os campos de aplicación ampliáronse día a día.

A tecnoloxía de fundición continua en tiras finas é un novo tipo de proceso de produción de aceiro en tiras finas que, en comparación co proceso tradicional de laminación en quente, ten as vantaxes dun menor investimento en equipos, un proceso de produción sinxelo, un baixo consumo de enerxía e un baixo custo do produto. A placa de selado lateral é un importante dispositivo a proba de fugas que se engade a ambos os extremos do rolo de fundición para formar unha piscina de metal fundido líquido entre a lima de fundición, que pode desempeñar un papel na restrición do líquido metálico, na promoción da formación de tiras finas, na garantía da calidade do bordo da tira fina, etc., o que require que o material teña unha boa resistencia ao choque térmico, resistencia á erosión do aceiro fundido, estabilidade de volume a alta temperatura, non mollabilidade con aceiro fundido e outras características e axeitadas. Resistencia ao desgasteTras experimentar con diversos materiais, como os refractarios tradicionais e os erros de oxidación do cuarzo fundido, o h-BN foi recoñecido como o material máis prometedor. Xapón, Estados Unidos, Rusia, Alemaña e outras potencias tecnolóxicas metalúrxicas estudaron sistematicamente placas de selado laterais cerámicas complexas de h-BN, formando SiAlON-BN, SiN-BN, AIN-BN ZrO2-BN e outras series de materiais, e as institucións de investigación relevantes do noso país tamén realizaron probas experimentais en condicións de traballo simuladas.

3. Industria electrónica

O h-BN ten un alto illamento e condutividade térmica, e pódese empregar como dispositivo de xestión térmica en circuítos electrónicos. Cando se aplican nanomateriais de h-BN dunha ou poucas capas preparados por deposición química de vapor ou decapado en fase líquida á superficie do chip, non só poden desempeñar un papel protector, senón que tamén poden aproveitar a excelente capacidade de transferencia de calor lateral que proporciona a súa estrutura bidimensional especial para propagar rapidamente a calor do punto quente local dos dispositivos electrónicos de alta potencia ao longo da dirección lateral, reducindo a temperatura máxima local e mellorando así a vida útil e a fiabilidade do dispositivo. Ademais, o po de h-BN tamén é un recheo de polímero ideal, que se pode engadir a resinas, gomas, plásticos e outros materiais para mellorar a condutividade térmica e as propiedades de illamento, o que desempeña un papel importante na aplicación de materiais poliméricos en dispositivos electrónicos flexibles.

Nos últimos anos, co aumento da investigación do grafeno ano tras ano, as nanocapas de nitruro de boro bidimensionais tamén recibiron unha atención xeneralizada. Debido a que a estrutura das dúas é similar pero as propiedades eléctricas son moi diferentes, pódense organizar capa por capa para formar heterounións planas de alta calidade, que teñen as características de pequeno desaxuste de rede, alta mobilidade de portadores, ancho de banda axustable e outras características, e teñen amplas perspectivas de aplicación en micro-nanoestruturas de transistores de alta frecuencia e dispositivos optoelectrónicos.

4. Outros usos na industria

O h-BN tamén ten unha ampla gama de aplicacións noutros campos: os compostos que conteñen boro teñen certas propiedades antiradiación de neutróns, o h-BN tamén se pode usar en materiais de envasado para evitar a irradiación de neutróns, partes estruturais de reactores atómicos, etc.: o b-BN ten alta resistencia á temperatura, estabilidade química e boas propiedades de lubricación a alta temperatura, polo que se pode usar en lubricantes de alta temperatura ou axentes desmoldantes, axentes antiadherentes de fusión, etc.; O h-BN de alta pureza ten boa adhesión, textura suave e lubricada e un coeficiente de fricción menor que os pos cosméticos tradicionais (como o talco, a mica, etc.), e pódese usar como recheo para cosméticos de alta gama como po, batom, brillo de beizos, produtos para o coidado da pel, etc.: estudos recentes demostraron que varias formas de h-BN poden desencadear ou catalizar unha serie de reaccións mediante a formación dalgúns radicais libres, incluíndo a reacción de cloración do acetileno e a reacción de deshidroxenación do propano, polo que se pode usar como portador para catalizadores e tamén se pode usar como portador para catalizadores. Aplícase directamente a reaccións catalíticas por modificación e outros medios, mostrando un bo potencial de aplicación.