مقدمه: کامپوزیت‌های نیترید بور[1] به موادی اطلاق می‌شود که نیترید بور را با سایر مواد دارای خواص منحصربه‌فرد ترکیب می‌کنند. این کامپوزیت‌ها گروهی از مواد هستند که معمولاً خواص استثنایی مانند هدایت حرارتی بالا، مقاومت الکتریکی بالا، ضریب انبساط حرارتی پایین و استحکام بالا هستند. این ویژگی‌ها موجب می‌شوند تا این مواد مناسب کاربردهای مختلف در الکترونیک، هوافضا و انرژی باشند. در اینجا، هدف مقاله حاضر بررسی ویژگی‌ها و کاربردهای ZSBN، BN-AlN و BN-BO است. امید است درک جامع‌تری از کامپوزیت‌های نیترید بور کسب کنید
[1] Boron Nitride
ویژگی‌های سرامیک نیترید بور
کامپوزیت‌های نیترید بور، که یکی از اجزای اصلی آن‌ها نیترید بور هستند، معمولاً بسیاری از ویژگی‌ها برجسته زیر و طیفی از کاربردهای مربوط به سرامیک‌های نیترید بور را نشان می‌دهند.
- عملکرد حرارتی چشمگیر: سرامیک‌های نیترید بور می‌توانند دمای بالا تا 1800 درجه سانتی‌گراد را تحمل کنند. این سرامیک‌ها به دلیل مقاومت در برابر شوک حرارتی می‌توانند گرمایش و سرمایش سریع را هم تحمل کنند و لذا برای کاربردهایی با دمای بالا عالی هستند.
- پایداری شیمیایی فوق‌العاده: نیترید بور می‌تواند بیشتر مواد شیمیایی خطرناک همچون اسید، قلیایی و نمک را تحمل کند. مهم‌تر از همه، این سرامیک با فلزات مذاب واکنش نمی‌دهد و لذا یکی از مناسب‌ترین مواد مقاوم است.
- توانایی استثنایی عایق الکتریکی: سرامیک‌های نیترید بور می‌توانند توانایی عایق الکتریکی را در شرایط دمای بالا حفظ کنند. بنابراین، نیترید بور ماده محبوبی برای عایق‌های با دمای بالای بسیاری است.
کاربردهای انواع کامپوزیت‌های نیترید بور
انواع مختلفی از کامپوزیت‌های نیترید بور ازجمله ZSBN، BN-AlN و BN-BO وجود دارند. هر نوع از آن‌ها ویژگی‌ها و کاربردهای منحصربه‌فردی خود را دارند.
ZSBN (BN-SZ)
این کامپوزیت از نیترید بور با کاربید سیلیکون و زیرکونیا تشکیل شده است. مواد اضافه‌شده به آن تا حد زیادی موجب افزایش استحکام و مقاومت سرامیک در برابر سایش می‌شوند.
این سرامیک‌ها استحکام زیاد، مقاومت بالا در برابر شوک حرارتی، پایداری شیمیایی چشمگیر و مقاومت بالا در برابر سایش دارند، لذا به‌طور گسترده در کاربردهای الکترونیکی مانند لایه زیرین الکترونیک قدرت بالا و هیت‌سینک‌های وسایل الکترونیکی استفاده می‌شوند. می‌توانید کنتاکت‌های فلزی مذاب و نازل‌های ساخته‌شده از سرامیک ZSBN را نیز پیدا کنید. نازل‌های ZSBN هزینه کمتر و کارایی بالا دارند.
BN-AlN
این نوع کامپوزیت سرامیکی از نیترید بور و نیترید آلومینیوم ساخته می‌شود. ویژگی‌های کامپوزیت مذکور عبارت‌اند از: هدایت حرارتی بالا، مقاومت عالی در برابر شوک حرارتی عالی و ماشین‌کاری خوب.
معمولاً، از کامپوزیت BN-AlN به دلیل توانایی تلفات مؤثر گرما در الکترونیک قدرت مثل لایه زیرین لامپ‌های LED پرقدرت و وسایل الکترونیکی استفاده وسیعی دارد. بعلاوه، از این کامپوزیت به دلیل هدایت حرارتی بالا، استحکام بالا و سایر ویژگی‌های مکانیکی عالی، در ساخت تجهیزات نیمه‌هادی، بلبرینگ‌ها، چرخ‌دنده‌ها و قطعات عایق استفاده می‌شود.
کامپوزیت BN-BO:
این کامپوزیت حاوی نیترید بور و اکسید بور است و نیترید بور آن بیش از 98 درصد ترکیب آن را تشکیل می‌دهد. شهرت این کامپوزیت به دلیل هدایت حرارتی بالا، مقاومت عالی در برابر شوک حرارتی و پایداری شیمیایی آن است.
بنابراین، کامپوزیت BN-BO به دلیل توانایی آن در تحمل دماهای بالا و محیط‌های خطرناک مانند بوته‌ها و نازل‌های ذوب و ریخته‌گری فلزات کاربردهایی گسترده‌ای دارد.
درجات مختلف سرامیک BN
معمولاً، کامپوزیت‌های BN به‌منزله درجات مختلف نیترید بور محسوب می‌شوند زیرا از ترکیب ذرات نیترید بور با انواع ماتریس‌ها نظیر پلیمرها، فلزات و سرامیک‌ها ساخته می‌شوند. ویژگی‌های مواد کامپوزیتی حاصل به نوع و میزان نیترید بور استفاده‌شده و ویژگی‌های مواد ماتریس بستگی دارند.
جدول زیر به‌منزله مرجع، درجات مختلف مواد BN را مقایسه می‌کند. برای یافتن مواد سرامیکی عالی‌تر نیترید بور، لطفاً به وب‌سایت ما مراجعه کنید.
جدول 1 درجات مختلف سرامیک نیترید بور
درجه |
| BN-BO (Grade A) | BN-AlN | ZSBN | |
ترکیب | hBN > 99.5% | hBN > 98% | BN+AlN AlBO3 | hBN > 45% ZrO2 < 45% Borosilicate < 10% | |
ویژگی‌های برجسته | · مقاومت در برابر شوک حرارتی · مقاومت در برابر سایش | · هدایت حرارتی بالا · مقاومت در برابر شوک حرارتی | · هدایت حرارتی بالا · ماشین‌کاری آسان | · مقاومت خوب در برابر سایش · پایداری شیمیایی · پایداری بالای شوک حرارتی | |
کاربردها | بوته‌ها و قطعه سفارشی | قطعات فلزی ریخته‌گری | نیمه‌هادی‌ها، بلبرینگ‌ها، چرخ‌دنده‌ها و قطعات عایق | نازل‌ها و قطعه سفارشی |
نتیجه‌گیری
به‌طور خلاصه، انواع مختلف کامپوزیت‌های نیترید بور ویژگی‌های نویدبخشی دارند، لذا مناسب کاربردهای خاصی هستند. از کامپوزیت ZSBN به‌طور گسترده در ساخت نازل استفاده می‌شود. از کامپوزیت BN-AlN معمولاً در الکترونیک قدرت استفاده می‌شود. کامپوزیت BN-BO معمولاً مناسب کاربردهای با دمای بالا است.
گروه صنعتی ترمو یکی از اصلی ترین تولید کننده لوله سرامیکی در ایران می باشد. جهت گرفتن اطلاعات بیشتر با شماره تلفن ۳۳۹۹۵۹۸۷ تماس حاصل فرمائید.