❶ 氮化硼化学式
氮化硼是由氮原子和硼原子所构成的晶体。化学组成为43.6%的硼和56.4%的氮,具有四种不同的变体:六方氮化硼(HBN)、菱方氮化硼(RBN)、立方氮化硼(CBN)和纤锌矿氮化硼(WBN)。
质特性
CBN通常为黑色、棕色或暗红色晶体,为闪锌矿结构,具有良好的导热性。硬度仅次于金刚石,是一种超硬材料,常用作刀具材料和磨料。
氮化硼
氮化硼具有抗化学侵蚀性质,不被无机酸和水侵蚀。在热浓碱中硼氮键被断开。1200℃以上开始在空气中氧化。熔点为3000℃,稍低于3000℃时开始升华。真空时约2700℃开始分解。微溶于热酸,不溶于冷水,相对密度2.25。压缩强度为170MPa。在氧化气氛下最高使用温度为900℃,而在非活性还原气氛下可达2800℃,但在常温下润滑性能较差。碳化硼的大部分性能比碳素材料更优。对于六方氮化硼:摩擦系数很低、高温稳定性很好、耐热震性很好、强度很高、导热系数很高、膨胀系数较低、电阻率很大、耐腐蚀、可透微波或透红外线。
物质结构
氮化硼六方晶系结晶,最常见为石墨晶格,也有无定形变体,除了六方晶型以外,碳化硼还有其他晶型,包括:菱方氮化硼(简称:r—BN,或称:三方氮化硼,其结构类似于h—BN,会在h—BN转化为c—BN的过程中产生)、立方氮化硼[简称:c—BN,或|3一BN,或z-BN(即闪锌矿型氮化硼),质地非常坚硬]、纤锌矿型氮化硼(简称:w—BN,h—BN高压下的一种坚硬状态)。人们甚至还发现像石墨稀一样的二维氮化硼晶体(类似的还有MoS:二维晶体)。
❷ 六方氮化硼能融有机溶剂吗
晚上好,HBN在常温条件下不溶于绝大多数已知的有机溶剂,它和氮化硅一样只能微溶于加热的HF或者浓氟化钠溶液中,实际操作起来是没有任何使用价值的请酌情参考(查了下google貌似做三元电池的FEC氟代碳酸酯也能溶解,但我还是觉得意义不大,成本太昂贵)。一般情况下都是将HBN用加入氧化锆珠的行星机研磨至1um以下粒径后做成相应的水相和溶剂相分散悬浊体系,分散剂NNO、吐温-20和无泡的已基葡糖苷都是对它做有效的胶束增溶。
❸ 工业上六方氮化硼的生产方法
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1、国内传统的合成方法是无水硼砂与氯化铵或尿素等混合后,1000℃下在管式炉中于氨气保护下反应,再经水洗、酸洗得到氮化硼产品。
其反应式为:Na2B4O7+2NH4Cl+NH3=4BN+2NaCl+7H2O
Na2B4O7+2(NH2)CO=4BN+2Na2O+4H2O+2CO2
在该反应中,一般采用使含氮化合物过量的方法,得到的氮化硼为微细结晶的六方氮化硼,其氮化硼含量大致在98-99%,其结晶完整度稍低,粒度一般在1微米以下。
2、无水硼砂与三聚氰胺作为硼源及氮源进行反应,制得氮化硼,其反应式为:
3NaB4O7+2C3N3(NH2)3=12BN+3Na2O+6CO2+6H2O
此方法与上述方法合成出的产品有所不同,其合成出的六方结晶形态不完整,有些外国厂商认为此方法合成出的氮化硼为六方乱层结构(hexagonalturbostraticcrystals),也简称为t-BN,由于该种氮化硼的结晶在低温下不完整,当在高温(1600-2000℃)下,其结晶反而会生长的较大且完整,因此该方法生产出的产品如经过高温精制工序,会生成3-5微米的较大结晶。
3、当使用硼酸和三聚氰胺分别作为硼源和氮源时,其反应式为:
4、在所有的工业规模生产中,还有一种方法,即气相沉积技术(CVD)生产的氮化硼粉末及制品,其所生产的氮化硼产品称为热解氮化硼(Pyrolytic Boron Nitride)简写为PBN,该方法的化学反应方程式为:
BCl3+NH3=BN+3HCL
热解法可以直接在一个模具上进行沉积成形,直接生产出纯氮化硼制品,也可以生产PBN的粉末,该方法成本较高,但产品纯度是所有工业生产规模生产方法中最高的,可达到99.9% 以上,适用于特殊方面的需求。
❹ 立方氮化硼与六方氮化硼怎么区分
(1)同周期原子的第一电离能一般随核电荷数的增大而呈增大趋势,Be原子中2s轨道处于全充满状态,N原子中2p轨道处于半充满状态,是比较稳定的状态,故它们的第一电离能高于两边相邻的原子,故第一电离能Be>B、N>O,故答案为:增大;>;>;Be原子中2s轨道处于全充满状态,N原子中2p轨道处于半充满状态,是比较稳定的状态,故它们的第一电离能高于两边相邻的原子;(2)晶胞中N原子数目=8×1 8 +6×1 2 =4、B原子数目=4,故氮化硼的化学式为BN;由晶胞结构可知,B原子位于4个N原子形成的四面体的中心位置,故B原子填充N原子的正四面体空隙;晶胞的质量=4×25g NA ,晶胞的体积为a3cm3,根据晶胞密度ρ=m V =4×25g NA a3 cm3 =100 a3×NA g/cm3,故答案为:BN;四面体;100 a3×NA g/cm3;(3)都属于原子晶体,立方氮化硼晶体中氮硼键的键长比金刚石晶体中碳碳键的键长要长,故熔点比金刚石的低,故答案为:立方氮化硼晶体中氮硼键的键长比金刚石晶体中碳碳键的键长要长,故熔点比金刚石的低;(4)六方氮化硼晶体与石墨结构相似,石墨层内为邻近的三个碳原子形成三个共价单键并排列成平面正六边形的网状结构,将正六边形间位位置的3个C原子换成3个B原子即得六方氮化硼的层内平面结构,B原子成3个B-C键、变化孤对电子,故B原子采取sp2杂化,六方氮化硼的平面结构示意图为,故答案为:sp2;.
❺ 六方氮化硼为什么不导电
六方氮化硼是原子化合物,普通的金属也是原子化合物,而硼是半导体元素,六方氮化硼为什么不导电,简单的说,没有多余的可以自由移动的电子,也没有可以容纳电子的空轨道。
❻ 石墨烯六方氮化硼谁做手机电池更好
石墨烯和六方氮化硼结构相似但电学性质迥异。六方氮化硼外观系白色松散状、质地柔软有光滑感的粉末,与石墨的性质相似,片状结构,故有“白色石墨”之称。本品具有良好的电绝缘性、导热性、耐化学腐蚀性和润滑性,对几乎所有的熔融金属都呈化学惰性。由于石墨烯/六方氮化硼平面异质结在基础研究和器件探索方面具有重要潜力,因而备受学术界关注。 石墨烯和六方氮化硼平面异质结的制备一般采用依次沉积石墨烯和h-BN,或者相反次序来实现,由于后续薄膜形核控制困难以及生长过程中反应气体很容易对前序薄膜产生破坏,因而目前文献报告graphene/h-BN平面异质结的质量不尽如人意。上海微系统所信息功能材料国家重点实验室的卢光远、吴天如等人基于铜镍合金衬底生长高质量h-BN和石墨烯薄膜的研究基础,通过先沉积h-BN单晶后生长石墨烯,成功制备了高质量石墨烯/h-BN平面异质结。由于铜镍合金上石墨烯生长速度极快,较短的石墨烯沉积时间减小了对石墨烯薄膜生长过程中对h-BN薄膜的破坏。同时由于铜镍合金优异的催化能力,在提高氮化硼单晶结晶质量的同时消除了石墨烯的随机成核,使得石墨烯晶畴只在三角状h-BN单晶畴的顶角处形核并沿着h-BN边取向生长。课题组与美国莱斯大学教授Jun Lou等团队合作,利用合作培养博士研究生计划,在高质量石墨烯/h-BN平面异质结的基础上,以石墨烯作为接触电极,h-BN作为绝缘衬底,制备了WSe2/ MoS2 二维光电探测器,验证了石墨烯/h-BN平面异质结的质量和电学性能,为基于该异质结材料平台开展基础研究和二维逻辑集成电路应用探索提供了基础。氮化硼可广泛地应用于石油、化工、机械、电子、电力、纺织、核工业、航天及其他工业部门。
❼ 立方氮化硼有什么概念特性
立方结构的氮化硼,分子式为BN,其晶体结构(图1)类似金刚石,硬度略低于金刚石,为HV72000~98000兆帕,常用作磨料和刀具材料。立方氮化硼有单晶体和多晶烧结体两种。单晶体是把六方氮化硼和触媒在压力为3000~8000兆帕、温度为800~1900℃范围内制得。典型的触媒材料选自碱金属、碱土金属、锡、铅、锑和它们的氮化物。立方氮化硼的晶形有四面体的截锥、八面体、歪晶和双晶等。工业生产的立方氮化硼有黑色、琥珀色和表面镀金属的,颗粒尺寸通常在1毫米以下。它具有优于金刚石的热稳定性和对铁族金属的化学惰性,用以制造的磨具,适于加工既硬又韧的材料,如高速钢、工具钢、模具钢、轴承钢、镍和钴基合金、冷硬铸铁等。用立方氮化硼磨具磨削钢材时,大多可获得高的磨削比和加工表面质量。
❽ 六方氮化硼材料发展前景
氮化硼的高导热性一直是科研工作者所热衷的,主要是利用纳米h-氮化硼和c-氮化硼的高导热系数制备复合材料以起到加速散热和导热的效果。图为氮化硼纳米片复合材料导热机理。同时可解决热导材料与处于运行中的电气部件相接触而需要的高电阻率材料避免短路的问题,氮化硼比碳纳米管更适合做热导材料。将超声剥离的二维氮化硼纳米片和一维纤维素纳米纤维共混,制备的复合材料热导率高达 180W/(m·K),是迄今为止热导率最高的纳米复合材料。
氢气是目前最清洁的能源,对解决大气污染问题有着光明的发展前景。如何能够安全有效的使用和储存氢气,是研究者首要解决的问题。用三聚氰胺和硼酸作为前驱体,在 900-1100℃制备了多孔氮化硼纳米带,比表面积高达1488m2/g,是已报道的氮化硼家族中比表面积最大的,其储氢性能也非常卓越。
天元航材的氮化硼作为一种先进的纳米材料和陶瓷材料,氮化硼纳米材料以其优秀的物理和化学性能受到了各个领域的青睐,在光电、环保及日化等领域也必将发挥更重要的作用。我们需要在已有的研究和应用基础上,开拓思路,实现氮化硼纳米材料的大规模、经济实惠、零污染合成,促进广泛应用。
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❾ 请问有哪些概念股含有SIC(碳化硅)
硅族元素本身就属于碳硅锗锡铅同一个主族的.
上市公司用拥有这些资源的一般都被挖掘了,股价也杲杲在上了,但也有被遗忘的,如生益科技,就拥有大量碳化硅矿资源的.
❿ 高纯六方氮化硼是什么
六方氮化硼和石墨的晶体结构比较相近,为类似石墨的层状结构。机械性能上,氮化硼是一种软性材料,氮化硼是一种软性材料,它的莫氏硬度为2。但热压制品的硬度受到B2O3含量的影响,二者成正比关系。氮化硼截面之洞摩擦系数很低,仅为0.03~0.07,但如果反复摩擦,则由于其软弱的表面的磨损,使其值增至0.11~0.23/BN粉末的摩擦系数在室温到150℃之间增加到0.4,其值一直波动到500℃,然后在600℃降低到0.1,这是由于杂质B2O3熔化所致,到900℃,由于发生比较强烈的氧化,其值又迅速升高。氮化硼的机械强度比心里高,但比氧化铝低得多,不过它在高温下没有象石墨那样的负载软化现象,出此,可以在高温下发挥其特性。由于BN晶体呈层状结构,由片状晶体热压成型的致密BN瓷体有一定程度的定向排列,这种微观组织结构使BN制品的某些性能具有较明显的各向异性特性。热压BN的机械性能在平行于受压方向的强度比垂直于受压方向的强度为大。氮化硼的机械弛度在很大程度上还受到材料中杂质含量的影响,最典型的是B2O3,它作为纳合剂对团体BN的结合起着重要的作用,一旦温度提高特别在越过B2O3的熔点时,使BN的相互结合力减弱,其材体的强度就急剧下降。例如,含B2O3的BN,室温弯曲强度可达1000公斤/厘米2,到1000℃时只有140公斤/厘米2;弹数模量从25 时的84×104公斤/厘米2下降到1000℃的的7×104公斤/厘米2。通过对BN在高温真空或向温惰性气氛中处理后的强度测定,就更能说明这个问题。表1—3列出了BN在1400℃真空中处理后的失重和强度。BN试样是是含有14%B2O3的“900℃BN”热压而成。从表中看出,试样经过不问时间处理后,试样中的B2O3有不同程度的损失,试样的强度开始有增加继而就下降。表1—4说明BN在N2或Ar气氛中高温处理后,由于B2O3从热压BN中挥发除去而使强度受到影响。试样先在1800 ℃CN2或Ar中处理到恒重,然后测定其断裂模量, 结果显示出由于B203的损失而有约70%的强度损失。可见B2O3对热压BN的结合强度起着重要作用。
热压氮化硼的机械强度
机械强度kg/cm^2 氮化硼 石墨 氧化铝
平行于热压方向 垂直于热压方向
抗压强度 3150 2380 350~800 12000~29000
抗弯强度 600~800 400~500 150~250 3500
抗拉强度 1100 500 —— 2100
弹性模量 84*10^4 35*10^4 —— 370*10^4
热压氮化砌还有—个难得可贵的性能是可机械加工件,它可以象石墨一样容易地干法车、铣、刨、钴、切、磨并且由于BN比石墨更加致密, 故加工精度更高, 可以达到0.01毫米。由于这一可加工特性,所以在选择用陶瓷材料制作复杂形状的零部件时,尽管BN原料价格比A12O3等高数倍,但人们还是宁愿选用它。
三、热性能
氮化硼的耐温性很好,它实际上无明显的熔点,只有在高于3个大气压的氮压力下才于3000℃以上熔化,在1大气压的氮气中,于3000℃升华。则在2045℃时的分解压已达158毫米汞杜,而在1390℃时其稳定性仍很好,分解压仅10-4毫米汞柱,至2727℃,其分解压几乎达760毫米汞柱。BN在高温下无软化现象。热压BN具有很高的使用温度,在氮气或怕性气氛小酌最高使用温度可到2800℃,在氨气氛中甚至加热到3000℃而仍不分解。不过它在氧化气氛中的稳定性较差,使用温度只能限于900℃以下。在连续和强烈地加热情况下,BN会燃炼火焰呈绿白色,同时发出B2O3烟。在4×10-3毫米汞柱的真空个,热压则于1800℃就开始迅速分解,分解为元素B和N。
氮化硼与其他陶瓷材料相比,具有较低的膨胀系数,大多数实验数值在2~2.75╳10-5/度的范围。表1—6为热压BN的热膨胀系数。
氮化硼与其他陶瓷材料的热性能比较
氮化硼 氧化铍 氧化铝 滑石瓷 氧化锆 氟树脂 石英玻璃
最高使用温度空气900
氩气2800 2000 1750 1100 2000 250 1300
导热系数 0.06 0.61 0.06 0.006 0.005 —— 0.004~0.01
卡.厘米.秒.度
膨胀系数
*10^-6/℃ 2~7.5 7.8 8.6 8.7 10.0 —— 0.5
热压氮化硼具有与不锈钢相似的导热系数,在陶瓷材料中,BN的导热性能仅次于BeO。但值得指出,BN的导热系数随温度的上升而下降的趋势不大,如表1—7所示。在600以上,BN的导热系数高于BeO的,在1000℃时,垂直c轴向的导热系数高于所有已知的电绝缘体的热导率而名列陶瓷材料之前茅,其值为0.064卡/厘米•秒•度。如果加有某些特殊添加物时,其热导率可进一步提南到1.0卡/厘米•秒•度以上。有趣的是,由BCl3与NH3在高温反应合成的BN粉却是一种优良的热绝缘体,因为其体积密度相当低,仅0.1克/厘米3。
由于氮化硼具有较低的热膨胀、较高的导热系数,所以相应地BN的热稳定性相当优良,材料反复经受强烈热震也不破坏。不破坏。例如,热压BN试柠任1000温度场个保持20分钟后, 立即移入空气中冷却或用风扇冷却至室温, 再送回1000℃的温度场中,如此反复冷热循环数百次也不见材料开裂破坏。但经过这样反复热震后的材料,其强度受到一定的损失,其损失程度取决于BN的纯度及试样的大小而不等,最高可达30%。受潮的试样直接投入600℃以上的炉内会发生碎裂,这种现象可解释为由于吸潮而在体内形成的水化物(H3BO3之类)在受热后急速分解时形成的水蒸汽的压力所造成;除此之外,由于热压BN在团体结构上存在着细微孔隙和表面微裂纹等缺陷,因此与液体介质接触后,吸附介质的劈裂作用也是引起碎裂的一个重要因素。
常见的工程材料,导热与导电性能一般总是—致的。例如,金属是优良的导电体,也是优良的导热体;非金属是电的绝缘体,又是热的绝缘体。而氮化硼却是一种别具一格的材料。它既是热的优良导体,又是电的优良绝缘体。热压BN的常温体积电阻值大于1011欧姆—匣米,但随着相对湿度而有变化。高纯度且干燥的BN,其最大体积电阻值可达1016~1018欧姆—厘米,即使在1000℃高温下,其值仍有10~104欧姆—厘米。
纯的BN和含有B2O3的BN制品,两者的电阻值有很大的差异,后者由于存在B2O3,起电阻值比前者为低,当在950℃~1350℃之间B2O3破除去时,其电阻值就增加。
氮化硼的介电常数在陶瓷材抖中也可算是小的,其值3~5。介质损耗低,但潮湿度对其有较大的影响。
氮化硼具有很高的电击穿强度,约为Al2O3材料的四倍,其值为30~千伏/毫米。
氮化硼超导状态的转化温度为-271℃,半导体限制区宽度为E0=4.6ev。
与其它材料比较,氮化硼具有优良的电性能,所以作为高频绝缘、高压绝缘和高温绝缘的材料是很理想的。表1—10表示BN与某些材料的电性能比较。
氮化硼和某些材料的电性能
材料 使用温度℃击穿强度kv/mm介电常数 介质损耗tgδ*10^-4体积电阻Ω-cm
氮化硼 2800 30~40 3~5 2~8 10^16~10^5(20-1000℃)
氧化铝1750 7~15 8~9 4 10^10~10^6(20-1000℃)
滑石瓷 1100 10~14 5.5~7.5 6 10^16
镁橄榄石瓷 1100 14 6 1 10^17
酚醛树脂100 10~15 5~8 —— 10^12~10^15
氟树脂 250 35 2 2 10^15
石英玻璃 1300 16 3.5~4.0 3 10^15~10^4(20-1000℃)