Composites à base de BN et leur constante diélectrique : un aperçu détaillé

Le nitrure de bore suscite un intérêt croissant en raison des avancées de nouvelle génération dans le domaine des communications sans fil. Sa valeur inférieure constantes diélectriques et la perte minimale correspondante les rend excellents en électronique haute fréquence. Nous tentons ici d'explorer les différents aspects de composites BN et les performances diélectriques.

Une compréhension générique du nitrure de bore

Le nitrure de bore est un réfractaire non toxique, pratiquement incolore, offrant une excellente résistance thermique et une faible densité. Sa structure proche de celle du diamant ou du graphène lui vaut le nom de « graphène blanc ». Ses propriétés avancées en font un matériau idéal pour l'électronique et les communications radar. On le trouve sous forme de cristaux incolores ou de poudre blanche.

Propriétés du nitrure de bore

Comme son nom l'indique, le nitrure de bore possède des atomes de bore et d'azote dans chacune de ses structures essentielles. Ce réseau différent explique ses différences. Propriétés du nitrure de boreLe H-BN présente une structure de couverture. Par conséquent, cette céramique avancée est généralement adaptée comme isolant et lubrifiant.

Contrairement au nitrure de bore cubique, le c-BN est plus dur et possède une structure semblable à celle du diamant. Il est extrêmement résistant à l'oxydation. Le c-BN est le deuxième matériau le plus dur, suivi du diamant. La wurtzite est une autre forme structurale du BN, plus dure que celle du nitrure de bore cubique.

Le nitrure de bore possède également d'autres propriétés clés importantes. Grâce à sa conductivité thermique élevée, il est principalement utilisé dans les composants de dissipation thermique des installations électroniques. Il reste inerte aux acides, aux bases et aux composants fondus. Les densités h-BN et c-BN sont d'environ 2,1 g/cm³ et 3,5 g/cm³.

Leur constante diélectrique se situant dans une fourchette appréciable, ils constituent d'excellents isolants électriques. Le nitrure de bore présente également des points de fusion élevés, de l'ordre de 2 900 °C ou plus, et reste intact dans des conditions de température extrêmes.

Composites de nitrure de bore formés grâce à une fabrication stratégique

La science moderne a permis l’invention de plusieurs Composites au nitrure de boreParmi ces composites, on trouve le nitrure de bore ZS, le nitrure de bore ALN et le nitrure de bore BO. Chaque composite est adapté à des applications spécifiques, en fonction de ses propriétés et de ses fonctionnalités. Une information détaillée sur les différents matériaux est disponible. Composites au nitrure de bore et leurs applications sont données ci-dessous.

composite ZS-BN

Comme son nom l'indique, ZSBN est composite BN Une combinaison de carbure de silicium, de zircone et de nitrure de bore. L'ajout de zircone et de SiC a considérablement amélioré la dureté et la résistance à l'usure du BN conventionnel. Le ZSBN présente également l'avantage de sa stabilité chimique et thermique, idéale pour les applications électroniques ou de forte puissance. Ce composite BN composé de zircone et de SiC peut également servir de dissipateur thermique.

Composites BN – ALN

BN-ALN est un composite BN Composé de nitrure de bore et de nitrure d'aluminium, ce composite présente une stabilité thermique, une résistance et une conductivité élevées. Il est principalement utilisé dans la fabrication d'accessoires pour semi-conducteurs, de pièces isolantes, ainsi que pour la fabrication d'engrenages et de roulements. Ses propriétés mécaniques incluent une dureté et une rigidité extrêmes.

composite BN – BO

Le composite BN-BO est un mélange de BN et d'oxyde de bore. Le BN est le principal constituant du composite 98%, qui constitue la majeure partie du matériau. Le BN-BO présente une stabilité thermique et une résistance aux chocs élevées, ainsi qu'une grande stabilité chimique. Il est utilisé pour la fabrication de matériaux résistants aux températures élevées et fonctionne dans des environnements difficiles tels que les buses.

Qualités de céramique au nitrure de bore

Les types de composites céramiques BN sont donnés ci-dessous pour la compréhension.

La constante diélectrique du nitrure de bore

constante diélectrique est également connu sous le nom de permittivité relative, qui est quelque chose qui détermine le comportement des matériaux dans les champs électriques. constante diélectrique nous renseigne sur la capacité d'un matériau à stocker de l'énergie sous l'effet du champ électrique appliqué. En général, constante diélectrique La valeur du nitrure de bore se situe dans la plage de 3 à 5. Cette propriété lui permet d'être un meilleur isolant dans les applications électroniques.

Qu'est-ce qu'un matériau diélectrique ?

UN matériau diélectrique possède une faible conductivité thermique. Il est dépourvu de composants électroniques mobiles facilitant la transmission de l'électricité. Mais un matériau diélectrique ils peuvent certainement stocker la charge électrique qui les aide à fonctionner comme des isolants électriques.

Le BN convient comme matériau diélectrique Dans les composants électroniques tels que les condensateurs, car il résiste aux courants électriques. Le nitrure de bore est également un isolant capable de supporter des températures élevées. Sa structure influence les variations de température. propriétés diélectriques en raison de sa configuration. Généralement, les ingénieurs utilisent plusieurs technologies pour modifier propriétés diélectriques pour adapter le nitrure de bore aux applications souhaitées.

Réglage des propriétés diélectriques des composites bn

Méthode de réglage des propriétés diélectriques

Comme expliqué le propriétés diélectriques de la composites BN La performance d'un composite dépend généralement de sa microstructure et de sa composition. Dans la microcomposition essentielle d'un composite, l'uniformité de la dispersion du BN diminue les pertes diélectriques. Les autres charges, telles que le SiC et l'AlN, renforcent l'effet de propriété dans le réseau principal. Les principaux facteurs de réglage sont les suivants :

• L'alignement des nanofeuilles dans le composite contribue à réduire les valeurs tan. Ceci est attribué à la variation de morphologie.
• La constitution de la charge aide à faire varier la conductivité thermique et les propriétés d'isolation électrique
• La polarisation et les pertes qui en résultent peuvent être minimisées en contrôlant la porosité ou les défauts à l'interface.
• Le composite BN de meilleures valeurs diélectriques a des propriétés diélectriques constantes environ 1,3 – 3,6 et pertes diélectriques d'environ moins de 0,01 GHz

Systèmes haute fréquence et réglage diélectrique

• Les faibles valeurs de tan sont favorables au PCB électronique 5G pour garantir l'intégrité du signal
• Conductivité thermique élevée, moindre pertes diélectriques et une résistance supérieure aux chocs est utile dans les systèmes de communication sans fil ou radar
• Écurie constante diélectrique et le comportement de dissipation thermique est important lorsqu'il s'agit d'emballage électronique.

Avantages du réglage des propriétés diélectriques – altérations structurelles ou morphologiques

• Les charges utilisées dans les composites BN peuvent modifier la taille et la géométrie des particules. Cette modification d'orientation et de forme améliore le flux thermique et limite la déformation. perte diélectrique.
• La méthode de synthèse des chemins thermiques continus dans l'ingénierie des réseaux contribue au comportement isolant des composites BN
• La performance et la stabilité du matériau sont généralement influencées par la minimisation des vides et des discontinuités à l'interface

Propriétés diélectriques et compromis dans les systèmes composites BN

• Le composite BN-ALN assure une conductivité thermique d'environ 320 W/Mk et constante diélectrique la valeur est inférieure à 4
• Le composite à base de BN – SiC offre une bonne isolation et une meilleure résistance mécanique
• Le BN – Zircone, en tant que composite, offre une bonne résistance aux chocs thermiques. Il contrôle également propriété diélectrique et ses performances associées
• La méthodologie d'alignement adoptée dans les composites BN à base de polymères garantit une faible permittivité. Elle assure la conduction thermique grâce à la géométrie anisotrope du réseau.

Conclusion

L'invention de Les composites BN ont L'amélioration des fonctionnalités de la céramique la rend adaptée à de nombreuses applications. Le réglage des composites est indispensable pour modifier leurs propriétés essentielles et les adapter aux applications électroniques. Le réglage diélectrique est un facteur clé pour accroître l'efficacité des composites conventionnels.