氮化鋁與氮化硼：兩種高性能導(dǎo)熱材料

文章出處：行業(yè)動(dòng)態(tài) 責(zé)任編輯：東莞東超新材料科技有限公司發(fā)表時(shí)間：2024-07-13

　　氮化鋁（AlN）和氮化硼（BN），包括其同素異形體立方氮化硼（c-BN）和六方氮化硼（h-BN），是現(xiàn)代電子行業(yè)中不可或缺的高性能導(dǎo)熱材料。它們?cè)诟邷亍⒏哳l等嚴(yán)苛環(huán)境下的廣泛應(yīng)用，為電子器件的散熱和電氣絕緣提供了可靠保障。

氮化鋁（AlN）的導(dǎo)熱與絕緣性能
氮化鋁以其極高的熱導(dǎo)率著稱，室溫下可達(dá)320 W/m·K，遠(yuǎn)超氧化鋁（Al2O3）。這使得AlN成為理想的熱沉材料，尤其在半導(dǎo)體器件散熱領(lǐng)域表現(xiàn)突出。在電氣絕緣方面，AlN作為一種寬禁帶半導(dǎo)體材料，展現(xiàn)出以下特點(diǎn)：
- 高絕緣電阻：在室溫下可視為電介質(zhì)。
- 介電常數(shù)：約為8-10，較高值可能限制其在高頻應(yīng)用中的適用性。
- 擊穿場(chǎng)強(qiáng)：高達(dá)1.8 MV/cm，適合在較高電場(chǎng)下保持絕緣性能。
因此，氮化鋁在需要同時(shí)考慮熱管理和電氣絕緣的場(chǎng)合中備受青睞。

氮化硼（BN）的導(dǎo)熱與絕緣性能
氮化硼，尤其是立方氮化硼（c-BN），其熱導(dǎo)率可達(dá)600-700 W/m·K，優(yōu)于氮化鋁。六方氮化硼（h-BN）的熱導(dǎo)率雖略低，但也能達(dá)到幾十到300 W/m·K。在電氣絕緣方面，氮化硼的性能如下：
- 優(yōu)異的電絕緣性：六方氮化硼的絕緣性能優(yōu)于氮化鋁。
- 介電常數(shù)：約為4-5，低值使其在高頻應(yīng)用中更具優(yōu)勢(shì)。
- 擊穿場(chǎng)強(qiáng)：超過2.5 MV/cm，在高壓應(yīng)用中表現(xiàn)出色。
立方氮化硼（c-BN）雖具有高絕緣性能，但由于制備難度和成本，其應(yīng)用領(lǐng)域相對(duì)有限。

粉體改性是指通過特定的化學(xué)或物理方法對(duì)氮化鋁粉末進(jìn)行處理，以改善其性能，如提高導(dǎo)熱性、改善粒度分布、增強(qiáng)與基體的結(jié)合力等。粉體進(jìn)行改性，可以滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求，提高其性能，從而擴(kuò)大其在各種應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。東超新材在功能粉體表面處理領(lǐng)域擁有多年的研究經(jīng)驗(yàn)，已成功研發(fā)出改性氮化硼粉體、改性氮化鋁粉體。

綜合比較與應(yīng)用選擇

1. 立方氮化硼（c-BN）的熱導(dǎo)率高于氮化鋁（AlN）。
2. 六方氮化硼（h-BN）的熱導(dǎo)率與氮化鋁相近，但可能因結(jié)構(gòu)不完美而略低。
3. 兩種材料的熱導(dǎo)率均受制備工藝、純度、微觀結(jié)構(gòu)等因素影響。
在實(shí)際應(yīng)用中，選擇氮化鋁還是氮化硼作為導(dǎo)熱材料，需綜合考慮應(yīng)用場(chǎng)景、成本、加工難度等因素。它們?cè)诟叻肿硬牧现械膽?yīng)用主要體現(xiàn)在提高材料的導(dǎo)熱性能、機(jī)械性能和耐熱性能等方面。BN的高導(dǎo)熱性能使其成為理想的導(dǎo)熱填料，可以用于制備導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料。在高分子材料中添加BN或AlN可以顯著提高材料的性能，但同時(shí)也需要注意填料與基體之間的相容性和界面結(jié)合力，以確保復(fù)合材料的整體性能達(dá)到預(yù)期。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，通常需要對(duì)填料進(jìn)行表面處理，以提高其與高分子基體的結(jié)合力。

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