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二维材料:六方氮化硼

2024-12-02

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六方氮化硼(Hexagonal Boron Nitride,缩写为h-BN),也被称为“白色石墨”,是一种具有独特二维材料属性的物质。以下是对其二维材料属性的简要叙述:

一、结构特性

  1. 六方层状结构:六方氮化硼的结构与石墨非常相似,具有六方层状结构,由氮原子和硼原子组成,在晶体结构上呈六边形排列。这种层状结构赋予了它许多独特的物理和化学性质。

  2. 原子排列:在六方氮化硼中,B原子和N原子之间通过sp2的方式进行杂化,形成B-N共价键,其长度约为0.1446nm。这种排列方式使得六方氮化硼具有高度的结构稳定性和化学惰性。

二、物理性质

  1. 高热稳定性:六方氮化硼具有极高的热稳定性,在惰性气体中的熔点可达3000℃,这使得它在高温环境下仍能保持稳定的性能。

  2. 优异的导热性:六方氮化硼具有良好的导热性能,单片六方氮化硼的导热系数可达六方氮化硼粉体的6倍。这一特性使得它在热管理材料领域具有广泛的应用前景。

  3. 良好的电绝缘性:六方氮化硼是一种宽禁带绝缘体,其带隙达到5.9eV,因此具有良好的电绝缘性能。这使得它在电子元件和系统的散热和绝缘方面具有重要的应用价值。

三、化学性质

  1. 化学稳定性:六方氮化硼对大多数化学物质表现出极高的稳定性,不易被无机酸和水侵蚀,与弱酸和强碱在室温下均不产生反应。这使得它在恶劣的化学环境中仍能保持稳定的性能。

  2. 物理惰性和化学惰性:六方氮化硼难以和其他物质反应,是很好的一种保护材料。

四、应用前景

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  1. 电子元件散热:由于六方氮化硼具有优异的导热性能和电绝缘性能,它被广泛用于电子元件的散热材料中,如LED灯具外壳、反射器、手柄等部件的散热。

  2. 高温润滑剂:六方氮化硼在高温下仍能保持优良的润滑性能,因此被用作高温润滑剂,在熔炼蒸发金融的坩锅、舟皿、液态金融输送管等场合有重要应用。

  3. 其他领域:此外,六方氮化硼还在化妆品、陶瓷制品、精密铸造脱模剂、透波材料等领域有着广泛的应用前景。


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