中國粉體網(wǎng)訊 球形氮化硼（BN）作為BN諸多形貌中的一種,，具有熱導(dǎo)率高300W/(m·K)、硬度大（5000 kg/mm2）,、使用壽命長等優(yōu)點,。與片、管、層狀BN相比，穩(wěn)定性和抗磨性好,；有類似于石墨的晶型，潤滑效果佳,；顆粒填充量大,，對復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的提升貢獻(xiàn)顯著，應(yīng)用前景廣泛,。
球形BN的形成機(jī)理
目前,，針對球形BN的形成機(jī)理主要包括三套理論，分別是殘余雜質(zhì)氧理論,、晶體形態(tài)變化理論和球形模板理論,。
1.殘余雜質(zhì)氧理論
殘余雜質(zhì)氧理論認(rèn)為球形形貌的形成主要依賴于Me2O基團(tuán)消除時殘余雜質(zhì)氧的產(chǎn)生。BN的形成機(jī)理為：B(OMe)3+NH3→BN+3MeOH,。具體的化學(xué)形成機(jī)制如下圖,。
球形BN的形成機(jī)制
2.晶體形態(tài)變化理論
晶體形態(tài)變化理論認(rèn)為硼單質(zhì)（B）的含量對球形形貌是否形成起到關(guān)鍵作用。根據(jù)晶體生長形態(tài)變化規(guī)律：當(dāng)晶體沿<111>方向生長快于晶體沿<100>方向生長時,，晶體的主要形態(tài)為四面體,；當(dāng)晶體沿<100>方向生長快于晶體沿<111>方向生長時，晶體的主要形態(tài)為八面體或類球形,。
3.球形模板理論
球形模板理論是指以表面活性劑或反應(yīng)體系中熔點較高的物質(zhì)形成的最小球體為模板,，BN球面層層增加，直徑逐漸擴(kuò)大,，最終形成一個BN球,。
以Na2O為模板的球體形成過程
球形BN的制備方法
球形BN的制備主要在傳統(tǒng)片、層狀BN制備方法的基礎(chǔ)上,，通過改進(jìn)操作步驟或控制反應(yīng)條件使BN呈現(xiàn)球形,，主要包括化學(xué)氣相沉積（CVD）法、溶劑熱法,、氣溶膠法,、熱解法以及噴霧干燥法等。
1.化學(xué)氣相沉積法（CVD）
化學(xué)氣相沉積法（CVD）是最早提出可用于制備球形BN的合成方法,。研究表明單獨(dú)使用CVD法并不能得到球形形貌的BN,，需要在其他合成法的輔助作用下完成，比如有氣溶膠輔助CVD法,、熱解法輔助CVD合成法等等,，通過控制反應(yīng)條件（主要是溫度）來形成球形BN。
2.溶劑熱法
溶劑熱法可在相對較低的溫度下制備出粒徑為納米級別的球形BN,，但溶劑熱法在形貌方面的控制不理想,；氮源種類、反應(yīng)溫度,、表面活性劑等均對產(chǎn)物有影響,，誘導(dǎo)晶粒不利于球形形貌的形成。
3.氣溶膠法
氣溶膠法分為一步氣溶膠法和二步氣溶膠法：一步法相對于二步法沒有第二階段的氮化反應(yīng)，操作簡單,，但產(chǎn)物氧碳雜質(zhì)含量高,；二步法效率高，B的損失率低,，終產(chǎn)物無團(tuán)聚現(xiàn)象,。
4.熱解法
熱解法要求原料易從固相轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀啵瑹峤膺^程中的釋放物無毒或低毒,。如高溫氣相熱解氨硼烷（BH3NH3）制備球形BN時,，BH3NH3催化作用下即由固相轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀啵瑹o毒且不含氧碳,，有利于BN純度的提高,。熱解法制備球形BN時，原料種類,、催化劑,、加熱時間都將影響球形結(jié)構(gòu)的形成。
5.噴霧干燥法
噴霧干燥法制備球形氮化硼的過程可分為3個基本步驟：漿料的制備（氮化硼穩(wěn)定分散液）,，噴霧干燥,，真空燒結(jié)。該方法適用于制備高導(dǎo)熱特性的球形BN,。
噴霧干燥制備球形氮化硼的流程示意圖
6.其他方法
除了以上幾種方法,，各國研究者也通過直接反應(yīng)法、球磨法,、高壓反應(yīng)法等得到了球形BN,。
球形BN的應(yīng)用前景
1.高功率電子器件
球形BN具有較高的熱導(dǎo)率，可作為聚合物/無機(jī)復(fù)合材料的導(dǎo)熱填料,。隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展,，對高性能散熱材料的需求日益增加，球形BN熱界面材料將成為半導(dǎo)體封裝,、集成電路散熱等領(lǐng)域的理想材料,。
3.航空航天、汽車制造
在航空航天,、汽車制造等行業(yè)中,，輕量化和高強(qiáng)度是材料選擇的重要標(biāo)準(zhǔn)。球形BN作為增強(qiáng)相添加到樹脂,、陶瓷或金屬基體中,，可以顯著提高復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性和機(jī)械性能，同時保持較低的密度,，滿足了這些行業(yè)對高性能復(fù)合材料的需求,。
4.能源存儲設(shè)備
在鋰離子電池,、超級電容器及其它能源存儲設(shè)備中，球形BN可用作導(dǎo)熱填料或隔離層,，改善電池的熱管理并提高其安全性和循環(huán)壽命,。
未來，隨著全球電子產(chǎn)業(yè)與綠色技術(shù)的蓬勃發(fā)展,，球形BN有望成為下一代高性能材料的核心組分,。
參考來源：
1.王策等. 球形氮化硼的研究進(jìn)展. 中國陶瓷
2.胡清華. 高導(dǎo)熱球形氮化硼復(fù)合環(huán)氧樹脂制備方法及性能研究. 重慶大學(xué)
3.聚億信息咨詢：2025年全球球形氮化硼市場專業(yè)調(diào)查研究報告
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/輕言）
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