Compósitos à base de BN e sua constante dielétrica: uma visão geral detalhada

O nitreto de boro está ganhando atenção significativa devido aos avanços da próxima geração em comunicação sem fio. O menor valor de constantes dielétricas e a menor perda correspondente os torna excelentes em engenharia eletrônica de alta frequência. Aqui, estamos tentando explorar os vários aspectos de Compósitos BN- e os desempenhos dielétricos.

Uma compreensão genérica sobre nitreto de boro

O nitreto de boro é um refratário atóxico, basicamente incolor, que oferece grande resistência térmica e baixa densidade. Como sua estrutura é semelhante à do diamante ou do grafeno, é geralmente conhecido como "grafeno branco". As propriedades avançadas do nitreto de boro o tornam ideal para aplicações em eletrônica e comunicações por radar. Encontra-se na forma de cristais incolores ou na forma de pó branco.

Propriedades do nitreto de boro

Como o nome indica, o nitreto de boro possui átomos de boro e nitrogênio em todas as suas estruturas essenciais. A estrutura diferente é a razão das diferenças. Propriedades do nitreto de boroO H-BN apresenta estrutura de cobertura. Portanto, essa cerâmica avançada é geralmente adequada como isolante e lubrificante.

Ao contrário do nitreto de boro cúbico, o c-BN é mais duro e possui uma estrutura semelhante à do diamante. São extremamente resistentes à oxidação. O c-BN é o segundo material mais duro, seguido pelo diamante. A wurtzita é outra forma estrutural de BN mais dura que a do nitreto de boro cúbico.

O nitreto de boro também possui outras propriedades-chave relevantes. Devido à sua alta condutividade térmica, é amplamente utilizado em componentes de dissipação de calor em instalações eletrônicas. Permanece inerte a ácidos, álcalis ou componentes fundidos. Os valores de densidade h-BN e c-BN giram em torno de 2,1 g/cm³ e 3,5 g/cm³.

Como sua constante dielétrica está em uma faixa apreciável, eles se destacam como isolantes elétricos. O nitreto de boro também possui altos pontos de fusão, na faixa de 2900 °C ou mais, e permanece intacto em condições extremas de temperatura.

Compósitos de nitreto de boro formados por meio de fabricação estratégica

A ciência moderna resultou na invenção de vários Compósitos de nitreto de boroAlguns deles são ZS – Nitreto de Boro, ALN – Nitreto de Boro e BO – Nitreto de Boro. Cada compósito é selecionado para aplicações distintas, de acordo com suas propriedades e funcionalidades. Informações detalhadas sobre os diferentes Compósitos de nitreto de boro e suas aplicações são apresentadas abaixo.

Composto ZS-BN

Como o nome sugere, ZSBN é Composto BN Uma combinação de carboneto de silício e zircônia com nitreto de boro. A adição de zircônia e SiC melhorou significativamente a dureza e a resistência ao desgaste do BN convencional. O mérito adicional do ZSBN é sua estabilidade química e térmica, o que o torna ideal para aplicações eletrônicas ou de alta potência. O compósito de BN feito de zircônia e SiC também pode atuar como dissipador de calor.

Compósitos BN – ALN

BN-ALN é um Composto BN Composto por nitreto de boro e nitreto de alumínio. Este compósito apresenta alta estabilidade térmica, resistência e condutividade. Esses compósitos são utilizados principalmente na fabricação de acessórios semicondutores, peças isolantes e na fabricação de engrenagens e rolamentos. Suas propriedades mecânicas incluem extrema dureza e rigidez.

Composto BN – BO

O compósito BN-BO possui BN misturado com Óxido de Boro. O principal constituinte do compósito BN é o BN, que contém a maior parte do material (98%). O BN-BO possui alta estabilidade térmica, resistência ao choque e oferece alta estabilidade química. É utilizado na fabricação de materiais que suportam altas temperaturas e funcionam em ambientes agressivos, como bicos injetores.

Graus de Cerâmica de Nitreto de Boro

Os tipos de compósitos cerâmicos BN são apresentados abaixo para melhor compreensão.

A constante dielétrica do nitreto de boro

Constante dielétrica também é conhecida como permissividade relativa, que é algo que determina o comportamento dos materiais em campos elétricos. Constante dielétrica nos diz sobre a extensão em que um material pode armazenar energia sujeito ao campo elétrico aplicado. Geralmente, constante dielétrica O valor do nitreto de boro fica na faixa de 3 a 5. Essa propriedade o ajuda a ter um melhor desempenho como isolante em aplicações eletrônicas.

O que é um material dielétrico?

UM material dielétrico tem baixa condutividade térmica. Não possui componentes eletrônicos de movimento livre que auxiliem na transmissão de eletricidade. Mas um material dielétrico com certeza podem armazenar a carga elétrica que os ajuda a funcionar como isolantes elétricos.

O BN é adequado como material dielétrico em componentes eletrônicos, como capacitores, por ser capaz de resistir a correntes elétricas. O nitreto de boro também é um isolante que pode lidar com ambientes de alta temperatura. A estrutura do nitreto de boro tem seu impacto em diversos propriedades dielétricas devido à configuração que possui. Geralmente, os engenheiros utilizam diversas tecnologias para modificar o propriedades dielétricas para adaptar o nitreto de boro às aplicações desejadas.

Ajuste das propriedades dielétricas de compósitos bn

Método de ajuste de propriedades dielétricas

Como explicado o propriedades dielétricas do Compósitos BN é geralmente uma função de sua microestrutura e composição. Na microcomposição essencial de um compósito, a uniformidade na dispersão do BN diminui a perda dielétrica. Outras cargas, como SiC e AlN, aumentam o efeito de propriedade na rede principal. Os principais fatores de ajuste são os seguintes:

• O alinhamento das nanofolhas no compósito ajuda a reduzir os valores de tan. Isso é atribuído à variação na morfologia.
• A constituição do enchimento auxilia na variação da condutividade térmica e das propriedades de isolamento elétrico
• A polarização e as perdas duradouras podem ser minimizadas controlando a porosidade ou os defeitos na interface.
• O composto BN de melhores valores dielétricos possui dielétrico constantes em torno de 1,3 – 3,6 e perdas dielétricas de cerca de menos de 0,01 GHz

Sistemas de alta frequência e a sintonia dielétrica

• Os baixos valores de tan são favoráveis para PCB eletrônico 5G para garantir a integridade do sinal
• Alta condutividade térmica, menor perdas dielétricas e resistência superior ao choque ajuda em sistemas de comunicação sem fio ou baseados em radar
• Estável constante dielétrica e o comportamento de dissipação térmica é importante quando se trata de embalagem eletrônica.

Benefícios do ajuste de propriedades dielétricas – alterações estruturais ou morfológicas

• Os enchimentos utilizados nos compósitos de BN podem alterar o tamanho das partículas e a geometria do compósito. A orientação e a forma alteradas melhoram o fluxo de calor e limitam perda dielétrica.
• O método de síntese de caminhos térmicos contínuos na engenharia de redes auxilia no comportamento isolante dos compósitos BN
• O desempenho e a estabilidade do material são geralmente influenciados pela minimização dos vazios e descontinuidades na interface

Propriedades dielétricas e compensações em sistemas compósitos BN

• O composto BN-ALN garante uma condutividade térmica de cerca de 320 W/Mk e constante dielétrica o valor é menor que 4
• BN – Composto à base de SiC oferece bom isolamento e melhor resistência mecânica
• BN – A zircônia como compósito oferece boa resistência ao choque térmico. Também controla a propriedade dielétrica e seu desempenho relacionado
• A metodologia de alinhamento adotada em compósitos de BN à base de polímeros garante baixa permissividade. Oferece condução térmica através da geometria de rede anisotrópica.

Conclusão

A invenção de A BN Composites possui A funcionalidade da cerâmica aumentou, tornando-a adequada para diversas aplicações. O ajuste dos compósitos é essencial para a alteração de propriedades essenciais, a fim de se adequar às aplicações em eletrônica. O ajuste dielétrico é um fator importante para aumentar a eficiência do compósito convencional.