多功能氮化硼
氮化硼氮化硼是一种由氮原子和硼原子构成的晶体。除了常见的六方氮化硼（白石墨）外，还有立方氮化硼（CBN）、菱方氮化硼（RBN）和纤锌矿型氮化硼（WBN）等变体，科学家甚至发现了性质与石墨烯类似的二维氮化硼晶体。不同变体的氮化硼展现出不同的特性和应用。以六方白石墨为例，由氮原子和硼原子构成的六方晶格结构与石墨中碳原子构成的六方晶格结构非常相似，因此在某些方面具有相似的性质，例如耐热性。 耐磨性以及润滑性。然而，白石墨也具有一些独特的性质；例如，虽然石墨可以导热导电，但白石墨只能导热不能导电。
手机过热了；要不试试用氮化硼？
氮化硼具有极高的导热性、极低的热膨胀系数和优异的绝缘性能，同时还具有耐腐蚀性和耐高温性。六方氮化硼的导热系数为56.94瓦/米·摄氏度，而立方氮化硼的导热系数为79.54瓦/米·摄氏度，仅次于金刚石。国外研究表明，单层六方氮化硼在室温下的导热系数可高达751瓦/米·摄氏度，使其成为下一代柔性电子器件散热管理的理想候选材料。高效的散热管理是高密度、高功率电子产品亟待解决的问题。例如，随着LED技术的普及，“农业工厂”应运而生。为了弥补日光不足，使用LED植物生长灯替代日光已成为一种成熟的解决方案。
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给“电动火箭”装上“陶瓷心脏”
随着中国空间站“天河”核心舱的发射入轨，霍尔推进器的“陶瓷心脏”成为关注焦点。这颗“陶瓷心脏”由白色石墨复合材料制成。在探索太空的历程中，人类传统上依赖化学推进，即通过燃烧化学推进剂产生推力。航天器发射入轨后，需要额外的推进力来维持轨道和姿态调整，这就需要携带化学燃料或在轨加油。然而，携带化学燃料不仅会增加发射成本，而且在一定程度上影响航天器在太空任务中的运行能力。在此背景下，电推进技术逐渐崭露头角。中国对空间电推进技术的研究始于上世纪60年代，经过数十年的技术努力，取得了多项突破性进展。 2020年1月，中国首台20千瓦大功率霍尔推进器成功完成点火试验，达到国际先进水平。
“天河”核心舱配置的四台霍尔效应推进器利用核心舱太阳能电池板产生的电能，为空间站维持轨道和安全飞行提供动力支持。霍尔效应推进器是一种等离子推进器，其工作原理是利用强电场加速离子并将其喷射出去，通过离子的反作用力实现姿态控制或轨道调整。霍尔效应推进器具有推力低、比冲高的特点。比冲是评价火箭推进剂性能的技术参数；比冲越高，表明在特定条件下，推进剂能产生更大的速度提升。空间站运行在轨道上时，近地空间的微重力和稀薄大气效应不可避免地会导致轨道衰减。然而，维持轨道并不需要很大的推力。虽然电推进的推力较低，但可以精确控制，从而增强任务执行能力。高比冲显著减少了航天器所需携带的化学燃料量，从而拓展了空间任务的范围。
在霍尔效应推进器中，等离子体的电离和加速必须在放电室内进行。霍尔效应推进器需要一个强大的“核心部件”来产生精确可调的推力。为了打造这个坚固的“核心部件”，必须满足耐高温、抗热冲击、抗离子溅射以及良好的绝缘性能等条件，以承受放电室严苛的工作环境。中国科学院沈阳材料科学国家实验室开发的氮化硼陶瓷基复合材料完美满足了电推进器放电室材料的特殊要求。
变得像钻石一样坚硬
立方氮化硼以其光滑的表面而闻名，并且还可以进行硬化处理。20世纪50年代，科学家通过改变白石墨的结构合成了立方氮化硼单晶。这是一种在合成金刚石发明之后出现的超硬材料，其硬度略低于金刚石，但耐高温性能远胜于金刚石，尤其与铁基金属元素表现出优异的化学稳定性。20世纪70年代，多晶立方氮化硼（PCBN）问世。PCBN的硬度极高，仅次于金刚石；其弯曲强度和断裂韧性介于碳化物和陶瓷之间；其热稳定性优于合成金刚石，可在1300°C下进行切割操作。在1200至1300°C的高温下，立方氮化硼与铁基材料发生化学反应的倾向性较低。立方氮化硼以其高硬度而闻名，主要用于两个方面：制造砂轮、油石等研磨工具，以及钻头、车刀、麻花钻、铣刀等切削工具。它在加工硬化钢、耐磨铸铁、钛合金等硬质材料时尤为有利，并且特别适用于数控机床加工。
特别需要运用特殊技能，氮化硼的前景十分广阔。
硅基半导体产业极大地凸显了现代电子产品的吸引力。然而，硅半导体制造的电子器件难以应对极端环境（例如高温）带来的挑战。在此背景下，白石墨的特性——包括其宽带隙、高导热性、高电阻率和高迁移率——引起了科学家的关注。特别是白石墨的衍生物立方氮化硼，有望成为第三代半导体材料。研究机构已开发出采用氮化硼材料的高温半导体PN结器件，可在高达650°C的温度下正常工作。这为制造能够承受极端环境的电子器件开辟了新的前景，为半导体产业带来了新的希望。
利用氮化硼材料制备能够承受高温、高频、高功率和高辐射等极端条件的电子器件，有望解决特定场景下的诸多应用难题。近年来，氮化硼薄膜的制备已成为半导体材料领域的研究热点。氮化硼薄膜具有高硬度和耐热性，且在紫外到远红外光谱范围内均具有高透过率，因此非常适合用作高功率激光器和探测器的窗口材料。氮化硼纳米管的合成进一步拓展了氮化硼材料的先进应用前景。据报道，氮化硼纳米管具有隔热、抗氧化、高弹性和高韧性等优异性能，在航空航天等特殊行业展现出巨大的应用潜力。研究机构计划将氮化硼纳米管应用于锂硫电池，以提升其性能并促进商业化应用。