六方氮化硼陶瓷——成为各行业的新宠

1. 航空航天领域

六方氮化硼（h-BN）具有高热稳定性和低介电损耗，使其成为制造高温天线罩/窗口的理想材料之一。尽管它存在硬度低、耐雨蚀性差等问题，但通过与其他材料结合使用，可以显著改善其性能。 氮化硅将二氧化硅和其他材料掺入六方氮化硼陶瓷中，既能改善烧结性能，又能充分发挥各组分的优势。这种复合方法能够满足高马赫数飞行条件下天线罩/窗口组件在隔热、承载和波传输方面的复杂性能要求。

对于适用于卫星和深空探测器姿态控制、入轨、转移和维护飞行任务的霍尔推力器，喷嘴材料的关键部件需要具备良好的耐热性、抗循环热冲击性、高温电绝缘性、抗离子溅射侵蚀性以及合适的二次电子发射系数。六方氮化硼（h-BN）陶瓷是制造喷嘴部件最合适的材料。俄罗斯、日本、美国和欧盟都对用于霍尔推力器的h-BN系列陶瓷喷嘴材料进行了广泛的研究，并已成功应用于相关航天器。我国也已在相关卫星模型和其他航天器上完成了霍尔推力器及其喷嘴部件的在轨实验验证。

2. 冶金工业

六方氮化硼（h-BN）及其复合相陶瓷已被广泛用作高温耐火材料，例如TiB、AlN-BN复合相陶瓷蒸发舟、SiGN-BN分离环、特种金属高温电解槽、高温坍塌装置、铸造壳体等。随着研究的深入和应用需求的拓展，该系列陶瓷材料的性能得到了极大的提高，应用领域也日益扩大。

薄带连铸技术是一种新型薄带钢生产工艺，与传统的热轧工艺相比，具有设备投资少、生产工艺简单、能耗低、产品成本低等优点。侧封板是加装在连铸辊两端的重要防漏装置，用于在连铸辊之间形成液态金属熔池，起到约束金属液流、促进薄带成形、保证薄带边缘质量等作用。这要求材料具有良好的抗热震性、抗钢水冲蚀性、高温体积稳定性、不被钢水润湿等特性，并满足相应的要求。 耐磨性在尝试了传统耐火材料和熔融石英等多种材料并发现其氧化缺陷后，六方氮化硼（h-BN）被公认为最有前景的材料。日本、美国、俄罗斯、德国等冶金技术强国已系统地研究了h-BN复合陶瓷侧密封板，形成了SiAlON-BN、SiN-BN、AlN-BN、ZrO2-BN等系列材料，我国相关研究机构也已在模拟工况下完成了实验测试。

3. 电子行业

六方氮化硼（h-BN）具有高绝缘性和高导热性，可用作电子电路中的热管理器件。当采用化学气相沉积或液相剥离法制备的单层或少层h-BN纳米材料涂覆于芯片表面时，不仅能起到保护作用，还能利用其特殊的二维结构带来的优异横向传热能力，快速将大功率电子器件的局部热点热量沿横向方向传导，降低局部最高温度，从而提高器件的寿命和可靠性。此外，h-BN粉末也是一种理想的聚合物填料，可添加到树脂、橡胶、塑料等材料中，提高其导热性和绝缘性能，在聚合物材料应用于柔性电子器件中发挥着重要作用。

近年来，随着石墨烯研究热度逐年上升，二维氮化硼纳米片也受到了广泛关注，因为两者的结构相似但电学性质却截然不同，它们可以逐层排列形成高质量的平面异质结，具有晶格失配小、载流子迁移率高、带宽可调等特点，在高频晶体管和光电器件的微纳结构中具有广阔的应用前景。

4. 工业中的其他用途

六方氮化硼在其他领域也有广泛的应用：含硼化合物具有一定的抗中子辐射性能，六方氮化硼也可用于包装材料以防止中子辐射、原子反应堆结构部件等；六方氮化硼具有耐高温、化学稳定性好、高温润滑性能好等优点，因此可用于高温润滑剂或脱模剂、熔体防粘剂等；高纯度六方氮化硼（h-BN）具有良好的附着力、柔软润滑的质地，摩擦系数低于传统化妆粉（如滑石粉、云母粉等），可用作高端化妆品（如粉饼、口红、唇彩、护肤品等）的填充剂。近期研究表明，不同形态的h-BN可通过形成某些自由基引发或催化一系列反应，包括乙炔氯化反应和丙烷脱氢反应，因此可用作催化剂载体；也可通过改性等方式直接应用于催化反应，展现出良好的应用潜力。