導入
熱分解窒化ホウ素（PBN）と熱分解グラファイト（PG）は、高温用途の機能性を扱う際に中心的な役割を果たしてきました。これは、これらの材料が非常に効率的であるためです。 耐火材料この記事では、PBN と PG について、その違い、実際のアプリケーション、そして投資を検討している場合にビジネスがどれだけ収益性が高いかについて学びます。
熱分解窒化ホウ素（PBN）と熱分解黒鉛（PG）の違い
熱分解窒化ホウ素は、化学蒸着法で製造される高純度セラミック材料です。無臭で、六方晶系の結晶構造を持つため、グラファイトと間違えられやすい性質があります。商品名はPBNです。熱分解窒化ホウ素は、窒化ホウ素の中でも最も強度が高く純度の高い材料の一つです（純度約99.9%）。その理由は、緻密な異方性構造と、製造時に高熱にさらされることです。
熱分解黒鉛は真空炉内で炭化水素ガスを極めて高温で分解して生成される特殊な黒鉛です。
熱分解窒化ホウ素と熱分解黒鉛の特性
PBNは、主にオレンジ色または白っぽい外観をしており、密度は2.15 g/cm3です。表面は滑らかで、気孔はありません。引張強度は153.84 N/mm²、弾性率は235690 N/mm²と非常に高く、絶縁耐力は56kV/mmと非常に高く、耐熱衝撃性も非常に高いため、機械的ストレスにも耐えることができます。
PBNの強度は、2473°Kに達するまで温度上昇とともに増加します。温度が3273°Kに上昇すると、熱分解窒化ホウ素化合物はホウ素と窒化物に分解します。熱分解窒化ホウ素は膨張係数が低い（2.1 x 10-6°/℃）ため、極端な温度・圧力下でも安定した形状を維持します。
さらに、化学的に不活性であるため、錆びにくいという利点もあります。なぜでしょうか？化学物質や酸による攻撃にも十分耐えられるからです。
図1：熱分解窒化ホウ素（PBN）
PGは黒色の固体で、主に円盤状、シート状、または板状で存在します。引張強度は200MPaです。密度は1.30～2.265g/cm3です。また、垂直方向の熱伝導率は80W/m·Kです。
さらに、PGは最大20µm/m·°Cの熱膨張に耐えることができます。垂直方向の電気抵抗率は0.15～0.25Ω·cmです。そのため、圧縮、曲げ、引張に対する極限強度は温度上昇とともに増加します。
図2: 熱分解グラファイト（PG）
高温環境における熱分解窒化ホウ素（PBN）および熱分解グラファイトの応用
高出力エレクトロニクス
PBNはセラミックマトリックスナノ複合材料で構成されており、優れた電気絶縁性を備え、高温下でも安定して効率的に機能します。また、PBNは高温環境が求められるあらゆるパワーエレクトロニクスデバイス向けの高強度ウェーハの製造にも役立ちます。
熱分解グラファイトは、今日の高エネルギー電子機器において、より効率的な放熱材として機能します。機器やガジェットを過熱させることなく、より長く使用できるようになります。また、PBNは電子機器用のOLEDディスプレイやLEDライトの製造にも役立ちます。
半導体製造
PBNとPGは半導体産業でも重要な役割を果たしています。半導体における結晶成長と効率的な放熱は、PBNとPGを使用することで向上します。 PBNるつぼ 純粋な特性と熱安定性を確保する能力を備えているため、汚染物質がないため、電子部品は最適な性能を発揮します。
半導体ウェハ製造プロセスにおける均一な加熱は、高配向性熱分解グラファイト（HOPG）の機能です。この機能こそが、半導体製造プロセスを確実に支えているのです。 
図3：PBNるつぼ
原子炉部品
PBNとPGは耐火性セラミック材料を使用しているため、極度の放射線や熱にも耐えることができます。特にPGは高い安定性を有しており、原子炉の炉心設計に適した材料です。一方、PBNは断熱性と化学的安定性という特性を有しており、原子炉部品の安全性と効率性を確保しています。
航空宇宙工学
航空宇宙機械、飛行機、ジェット機の耐火ライニングには、飛行中および再突入中にシームレスな機能を実現する傾向があるため、熱分解窒化ホウ素材料が使用されています。
特に、PG は熱伝導能力を強化する CMC 複合材で構成されており、敏感な宇宙船コンポーネントに対する優れた熱シールドになります。
薬
滅菌に使用される機器のほとんどは、PBNとPGから作られた部品を使用しています。これは、これらの材料が優れた熱安定性と生体適合性を備えているためです。この熱安定性により、媒染剤を使用せずに過酷な環境に耐えられる医療用インプラントの製造が可能になります。
マイクロ波およびRFアプリケーション
PBNは熱安定性と絶縁性を備えており、電子レンジの窓や基板の主要部品として機能します。また、高配向熱分解グラファイト（HOPG）は、RFデバイスの熱を効率的に放散し、最適なレベルで動作させることができます。
PGNとPGの儲かるビジネス
熱分解窒化ホウ素（PBN）と熱分解グラファイト（PG）は、収益性の高い複数の産業において、大きな革新をもたらす可能性を秘めています。例えば、PBNとPGのビジネスに参入することで、電気業界で優位に立つことができます。これは、PBN-PG複合発熱体への関心が高まっているためです。
PBN-PG複合発熱体は非常に耐久性に優れています。化学蒸着法（CVD）を用いてPBN発熱体にPGを塗布することで、半導体に使用される耐久性の高いセラミックスが作製されます。これらの半導体は、ノートパソコン、携帯電話、ロボットなどのマイクロチップの部品として使用されています。そのため、PBN-PG複合発熱体の需要は高くなっています。
このビジネスに参入したいなら、大きな利益と成長が確実です。PBN-PG複合発熱体は、特にノートパソコン、携帯電話、タブレットなどのメーカーのエンジニアにとって、より効率的な選択肢を提供し、熱を放散しやすい製品を開発する選択肢を提供します。
図4：PBN-PG複合発熱体
PBNは、水平鋳造機のブレークリングに最適な製品部品です。高温炉や真空システム用の絶縁体も必要な場合は、PBNの使用をお勧めします。
さらに、高配向熱分解グラファイト（HOPG）は、X線分光分析において分散成分として利用されています。プラスチック業界のメーカーは、PGをプラスチック製品の強化に使用しています。PBNは優れた耐摩耗性により自動車業界でも重要な役割を果たしており、摩擦による摩耗を軽減することで、自動車部品やエンジンの寿命を延ばします。
よくある質問（FAQ）
熱分解窒化ホウ素 (PBN) と熱分解グラファイト (PG) の主な違いは何ですか?
PBNとPGの主な違いは、その組成にあります。PGはPBNよりもはるかに高い熱伝導率を有しています。PGは電気伝導体であるのに対し、PBNは絶縁体です。これらの特性により、PBNは高い耐熱性という点でより効率的です。
耐火物とは何ですか?
耐火材料とは、簡単に言えば断熱材です。非常に高い温度に耐えられる特性を持つ材料です。また、化学的な攻撃や衝撃に対しても高い耐性があります。
結論
熱分解窒化ホウ素（PBN）と熱分解グラファイト（PG）は、電子産業と航空宇宙産業において大きな進歩を遂げています。特に、PBNは耐熱性を確保し、高温機器の部品を高温による損傷から保護します。PGは電気部品の熱を放散します。