從4G時代進入5G時代,智能手機芯片性能、數據傳輸速率、射頻模組等都有著巨大提升,無線充電、NFC等功能逐漸成為標配,手機散熱壓力持續增長。5G手機散熱的主流方案,高導熱材料、并加速向超薄化、結構簡單化和低成本方向發展,技術迭代正在加速進行。 據統計,電子器件因熱集中引起的材料失效占總失效率的65-80%。為避免過熱帶來的器件失效,導熱硅脂、導熱凝膠、石墨導熱片、熱管和均熱板(VC)等技術相繼出現、持續演進,散熱管理已經成為5G時代電子器件的“硬需求”。 氮化硼六方晶系結晶,常見為石墨晶格,也有無定形變體, 氮化硼是由氮原子和硼原子所構成的晶體。化學組成為43.6%的硼和56.4%的氮,除了六方晶型(六方氮化硼h-BN)以外,氮化硼還有其他晶型,包括:菱方氮化硼(r-BN)、立方氮化硼(c-BN)、纖鋅礦型氮化硼(w-BN)。人們甚至還發現像石墨稀一樣的二維氮化硼晶體。
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六方片狀氮化硼電鏡圖 DCB-F系列 5-30微米?
通常制得的氮化硼是石墨型結構,俗稱為白色石墨。另一種是金剛石型,和石墨轉變為金剛石的原理類似,石墨型氮化硼在高溫(1800℃)、高壓(8000Mpa)[5~18GPa]下可轉變為金剛型氮化硼。是新型耐高溫的超硬材料,用于制作鉆頭、磨具和切割工具。物質特性: 氮化硼具有抗化學侵蝕性質,不被無機酸和水侵蝕。在熱濃堿中硼氮鍵被斷開。1200℃以上開始在空氣中氧化。真空時約2700℃開始分解。微溶于熱酸,不溶于冷水,相對密度2.29。壓縮強度為170MPa。在氧化氣氛下使用溫度為900℃,而在非活性還原氣氛下可達2800℃,但在常溫下潤滑性能較差。氮化硼的大部分性能比碳素材料更優。對于六方氮化硼:摩擦系數很低、高溫穩定性很好、耐熱震性很好、強度很高、導熱系數很高、膨脹系數較低、電阻率很大、耐腐蝕、可透微波或透紅外線。 但是 h-BN 的疏水特性使其在聚合物基體中的分散性較差,很容易發生填料團聚的現象,造成嚴重的聲子散射,影響熱量的有序傳輸。如何提升 h-BN 在聚合物基體中的分散性是解決這一問題的有效方法。 當聚合物基體中引入h-BN 填料時,由于復合體系內接觸界面增多且填料間易發生團聚,造成了復合體系內部界面熱阻較大,不利于導熱性能的有效提升。為了解決這一問題,改善填料在聚合物基體中的分散性尤為關鍵。 層內共價相連的方式使得 h-BN表面的活性自由基較少,很難與聚合物基體結合,極易發生團聚現象,影響導熱性能的提升。通過對 h-BN 進行表面改性,提升其與聚合物基體之間的界面相互作用,不僅解決了填料與基體之間分散性較差的問題,同時還能降低填料與基體之間的界面熱阻。
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物質結構: 六方氮化硼(h-BN)這種二維結構材料,又名白石墨烯,看上去像的石墨烯材料一樣,僅有一個原子厚度。但是兩者很大的區別是六方氮化硼是一種天然絕緣體而石墨烯是一種完美的導體。與石墨烯不同的是,h-BN的導熱性能很好,可以量化為聲子形式(從技術層面上講,一個聲子即是一組原子中的一個準粒子)。有材料專家說道:“使用氮化硼去控制熱流看上去很值得深入研究。我們希望所有的電子器件都可以盡可能快速有效地散射。而其中的缺點之一,尤其是在對于組裝在基底上的層狀材料來說,熱量在其中某個方向上沿著傳導平面散失很快,而層之間散熱效果不好,多層堆積的石墨烯即是如此。”與石墨中的六角碳網相似,六方氮化硼中氮和硼也組成六角網狀層面,互相重疊,構成晶體。晶體與石墨相似,具有反磁性及很高的異向性,晶體參數兩者也頗為相近。