Композиты на основе BN и их диэлектрическая проницаемость: подробный обзор

Нитрид бора привлекает к себе значительное внимание благодаря достижениям следующего поколения в области беспроводной связи. Более низкое значение диэлектрические постоянные и соответствующие наименьшие потери делают их превосходными в высокочастотной электронике. Здесь мы пытаемся исследовать различные аспекты BN-композиты и диэлектрические характеристики.

Общее представление о нитриде бора

Нитрид бора — это нетоксичный огнеупорный материал, который в основном бесцветен, обладает большой термической стойкостью и низкой плотностью. Поскольку его структура почти как у алмаза или графена, его обычно называют «белым графеном». Благодаря передовым свойствам нитрида бора он идеально подходит для электроники и радиолокационной связи. Он встречается либо в виде бесцветных кристаллов, либо в виде белого порошка.

Свойства нитрида бора

Как следует из названия, нитрид бора имеет атомы бора и азота в каждой своей основной структуре. Различная решетка является причиной различных Свойства нитрида бора. H-BN демонстрирует покрывающую структуру. Следовательно, эта передовая керамика обычно подходит в качестве изоляторов и смазок.

В отличие от кубического нитрида бора, c-BN тверже и обладает структурой, подобной алмазу. Они чрезвычайно устойчивы к окислению. c-BN — второй по твердости материал после алмаза. Вюрцит — еще одна структурная форма BN, которая тверже кубического нитрида бора.

Нитрид бора также обладает другими важными ключевыми свойствами. Благодаря своей высокой теплопроводности они в основном используются в компонентах рассеивания тепла в электронных установках. Они остаются инертными к кислотам, щелочам или расплавленным компонентам. Значение плотности h-BN и c-BN составляет около 2,1 г/см3 и 3,5 г/см3.

Поскольку их диэлектрическая проницаемость находится в заметном диапазоне, они превосходны как электроизоляторы. Нитрид бора также имеет высокие температуры плавления в диапазоне 2900 °C или более и остается нетронутым в экстремальных температурных условиях.

Композиты на основе нитрида бора, полученные в ходе стратегического производства

Современная наука привела к изобретению нескольких Композиты на основе нитрида бора. Некоторые из них - ZS- Boron Nitride, ALN- Boron Nitride и BO - Boron Nitride. Каждый композит разработан для различных применений в зависимости от его свойств и функциональности. Подробная информация о различных Композиты на основе нитрида бора и их применение приведено ниже.

Композит ZS-BN

Как следует из названия, ZSBN — это Композит BN сочетание карбида кремния и циркония с нитридом бора. Добавление циркония и SiC существенно улучшило твердость и износостойкость обычного BN. Дополнительным достоинством ZSBN является его химическая и термическая стабильность, что делает его идеальным для электронных или мощных приложений. Композит BN из циркония и SiC также может выступать в качестве теплоотвода.

Композиты BN – ALN

BN-ALN — это Композит BN Изготовлен из нитрида бора и нитрида алюминия. Этот композит обладает высокой термической стабильностью, сопротивлением и проводимостью. Эти композиты в основном используются в производстве полупроводниковых аксессуаров, изоляционных деталей, а также для изготовления шестерен и подшипников. Механические свойства включают экстремальную твердость и жесткость.

Композит BN – BO

Композит BN-BO содержит BN, смешанный с оксидом бора. Основным компонентом в композите BN является BN, содержащий большую часть материала 98%. BN-BO обладает высокой термической стабильностью, ударопрочностью и обеспечивает высокую химическую стабильность. Он используется для производства материалов, выдерживающих высокие температуры и работающих в жестких условиях, таких как сопла.

Марки керамики на основе нитрида бора

Для понимания ниже приведены типы керамических композитов BN.

Диэлектрическая проницаемость нитрида бора

Диэлектрическая проницаемость также известна как относительная диэлектрическая проницаемость, которая определяет поведение материалов в электрических полях. Диэлектрическая проницаемость говорит нам о том, насколько материал может хранить энергию в зависимости от приложенного электрического поля. Как правило, диэлектрическая проницаемость Значение нитрида бора находится в диапазоне от 3 до 5. Это свойство помогает ему выступать в качестве лучшего изолятора в электронных устройствах.

Что такое диэлектрический материал?

А диэлектрический материал имеет слабую теплопроводность. В нем нет свободно движущейся электроники, помогающей в передаче электроэнергии. Но диэлектрический материал наверняка могут хранить электрический заряд, который помогает им функционировать как электроизоляторы.

BN подходит как диэлектрический материал в электронных компонентах, таких как конденсаторы, поскольку он способен противостоять электрическим токам. Нитрид бора также является изолятором, который может работать в условиях высоких температур. Структура нитрида бора оказывает свое влияние в различных диэлектрические свойства из-за конфигурации, которой он обладает. Обычно инженеры используют несколько технологий для модификации диэлектрические свойства для использования нитрида бора в желаемых областях применения.

Настройка диэлектрических свойств композитов на основе BN

Метод настройки диэлектрических свойств

Как объяснили диэлектрические свойства принадлежащий Композиты BN обычно является функцией его микроструктуры и состава. В существенном микросоставе композита однородность в диспергировании BN снижает диэлектрические потери. Другие наполнители, такие как SiC и AlN, усилят эффект свойства в основной решетке. Основные факторы настройки следующие:

• Выравнивание нанолистов в композите помогает снизить значения загара. Это объясняется вариацией морфологии.
• Состав наполнителя помогает изменять теплопроводность и электроизоляционные свойства.
• Поляризацию и сопутствующие потери можно минимизировать, контролируя пористость или дефекты на границе раздела.
• Композит BN с лучшими диэлектрическими показателями имеет диэлектрические константы около 1,3 – 3,6 и диэлектрические потери около 0,01 ГГц

Высокочастотные системы и диэлектрическая настройка

• Низкие значения tan благоприятны для электронных печатных плат 5G, поскольку обеспечивают целостность сигнала.
• Высокая теплопроводность, меньшая диэлектрические потери а превосходная ударопрочность помогает в беспроводных или радиолокационных системах связи
• Стабильный диэлектрическая проницаемость а рассеивание тепла имеет важное значение, когда речь идет об упаковке электронных компонентов.

Преимущества настройки диэлектрических свойств – структурные или морфологические изменения

• Наполнители, используемые в композитах BN, могут изменять размер частиц и геометрию композита BN. Измененная ориентация и форма улучшают тепловой поток и ограничивают диэлектрические потери.
• Метод синтеза непрерывных тепловых путей в сетевой инженерии способствует повышению изоляционных свойств композитов BN.
• На эксплуатационные характеристики и стабильность материала обычно влияет минимизация пустот и разрывов на границе раздела.

Диэлектрические свойства и компромиссы в композитных системах BN

• Композит BN-ALN обеспечивает теплопроводность около 320 Вт/Мк и диэлектрическая проницаемость значение меньше 4
• BN – Композит на основе SiC обеспечивает хорошую изоляцию и лучшую механическую прочность.
• BN – Цирконий как композит обеспечивает хорошую стойкость к тепловому удару. Он также контролирует диэлектрические свойства и связанная с этим производительность
• Методология выравнивания, принятая в композитах BN на основе полимеров, обеспечивает низкую диэлектрическую проницаемость. Она обеспечивает теплопроводность через анизотропную геометрию решетки.

Заключение

Изобретение Композиты BN имеют повысили функциональность керамики, сделав ее пригодной для многих приложений. Настройка композитов очень необходима для существенного изменения свойств, чтобы соответствовать приложениям в электронике. Диэлектрическая настройка является предметом для повышения эффективности обычного композита.