氮化硼 氮化硼广泛应用于纳米电子学、光子学、化妆品和陶瓷领域。其硬度几乎与金刚石相当。氮化硼强度高，密度低，因此是一种轻质高强度材料。它因其在工程陶瓷中的应用而闻名。
什么是氮化硼？
氮化硼 氮化硼是一种无机化合物。其晶体由硼和氮组成，化学式为BN。它具有类似于石墨的特殊晶体结构。其强大的化学和热性能主要源于其硼与氮共价结合的晶体结构。由于氮化硼在自然界中稀缺，因此通常在实验室中合成。氮化硼可分为多种不同的形态。
氮化硼的每种形态或形状都有其独特的特性和用途。下表列出了氮化硼的主要类型、结构和用途：
氮化硼的合成
由于自然界中 BN 的含量并不可供利用，因此所有商用氮化硼都必须经过仔细 合成氮化硼。氮化硼的制备 取决于你想要什么形状：
六方氮化硼（h-BN）的制备
六方氮化硼（h-BN） 采用物理或化学组装工艺生产。最常用的方法是将硼酸（H₃BO₃）或氧化硼（B₂O₃）与氨（NH₃）或尿素混合。该反应在800-1200°C的极高温度下进行：
B2O₃ + 2NH₃ → 2BN + 3H2O
该过程通常发生在氮气氛围中。该反应产生 六方白色氮化硼 可在热态下压制并用于各种用途的粉末。
有点有趣的是，制造商通常需要在此过程中添加磷酸钙之类的东西。 硼化合物 在相当低的温度下熔化，因此它们在适当反应之前就流动在一起。
生产 立方氮化硼（c-BN）
氮化硼（c-BN）的合成需要更高的压力和温度。该工艺通常从h-BN氮化硼粉末开始，然后：
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添加催化剂（通常是碱金属或碱性土壤金属）。
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使用非常高的压力（5 GPa，约为正常压力的 50,000 倍）
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加热温度约为 1500 至 2000。
在这种极端条件下，六方晶体结构会转变为立方晶体，就像石墨变成钻石一样。
新的制造方法
生产氮化硼的新方法包括：
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化学气相生长法（CVD）特别适合于生产薄膜和氮化硼涂层。
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加压蒸汽/冷凝器方法可获得更纯净的结果
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特殊外延方法 电子氮化硼应用
每种方法在控制纯度、晶体尺寸和氮化硼结构方面都有其独特的优势。
氮化硼的特殊性质
氮化硼具有独特的性能，使其在各个行业中越来越受欢迎。让我们来看看氮化硼的特性：
六方氮化硼（h-BN）
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外貌： 白色且滑溜的氮化硼粉末（感觉像滑石粉）
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结构： 层状六边形图案（如石墨，交替的 B 和 N 原子）
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密度： 氮化硼是一种致密化合物，密度约为2.1 g/cm³。
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氮化硼的热导率： 沿表面良好地传递热量（高达 W/m·K）
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氮化硼电绝缘： 具有宽带隙（~5.9ev）的优良绝缘体。
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润滑性： 低摩擦，特别是在高温下
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耐化学性： 不与大多数酸和熔融金属发生反应
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热稳定性： 在空气中最高可达1000°C，在惰性气体中最高可达2800°C
我一直很疑惑。h-BN结构具有非常高的导热性，但却提供了优异的氮化硼电绝缘性。
立方氮化硼（c-BN）
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外观 琥珀色至黑色晶体
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从结构原子层面来看，它看起来像一颗钻石
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氮化硼的密度约为3.48g/cm³，明显高于h-BN。
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硬度 极硬 (莫氏硬度 ~ 9.5)
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氮化硼热导率： 向各个方向良好地传递热量（~W/m·K）
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化学稳定性 比金刚石耐高温
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抗氧化性：抗氧化可达1300℃
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电性能 可用于制造半导体的涂料
c-BN在高温下不会与含铁材料发生反应，但钻石会。因此，c-BN可以帮助切割钢材。
为了更好地理解属性，让我们比较下表中的不同形式：
实际使用示例
你可能会惊讶地发现，氮化硼的应用领域非常广泛。氮化硼的用途如下：
制造和金属加工
氮化硼立方晶体 可以帮助各行业在以下应用领域取得更好的效果：
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淬火钢切削刀具
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强力金属磨石
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高精度加工不适合钻石
h-BN的形状也很有用：
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金属成型中的高温润滑剂
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铸造中的模具浮雕
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金属熔炼坩埚
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氮化硼涂层可防止磨损和腐蚀
在电子和热管理领域
两种形式的氮化硼都可以帮助您的电子设备冷却并正常运行：
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利用氮化硼的高导热性，将高温元件和散热器连接在一起的材料
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电子设备表面
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电容器绝缘层采用电绝缘性能优良的氮化硼
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扩散LED照明热量的材料
六方氮化硼 特别适合用作石墨烯和其他二维电子材料（例如平面原子尺度）的基础。
在化妆品领域（令人惊讶，对吧？）
令人惊讶的是，氮化硼可以帮助化妆品发挥更佳功效。六方氮化硼 (h-BN) 广泛应用于化妆品领域，因为它：
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营造柔滑丝滑的感觉
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帮助产品均匀分布
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吸收皮肤油脂
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使细纹不那么明显
下次当您拿起粉底、眼影或面粉时，请检查化妆品中的成分，您可能会发现氮化硼。
航空航天和高温应用
氮化硼 处理极端温度的能力可以帮助航空航天应用：
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保护航天器免受高温的系统
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火箭发动机零件
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高温绝缘材料
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燃气轮机部件
研究领域
科学家们正在发现新的 氮化硼的用途 在：
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氮化硼 纳米管（类似碳纳米管，但更稳定）
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薄膜器件 为了 量子计算
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与身体兼容的医疗植入物
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新型电池和储能
未来方向
正在进行的氮化硼研究可以帮助工业界开发新的应用：
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二维材料： 用于下一代电子产品的超薄六方氮化硼薄片
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氮化硼纳米管： BN 版本的碳纳米管具有卓越的热处理性能
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量子应用： 利用h-BN保护量子材料
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生物医学应用： 药物输送和医学成像探索BN在
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储能： 先进的电池和电容器组件
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高级氮化硼 涂层技术来增强材料保护。
生产成本仍然是一个挑战，尤其是 立方氮化硼。然而，更有效的 氮化硼的合成方法这可能会让这种奇妙的材料更容易被人们获取。
结论
由于其独特的特性组合， 氮化硼 它可以解决从切削工具到化妆品等众多行业的挑战。随着制造工艺的改进，这种神奇的材料将应用于更多产品。
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