HfC-SiC/BN层状陶瓷的合成及力学性质

作为一种超高温陶瓷已经受到广泛的关注，因为它具有高熔点，高硬度，高的热和电传导性，以及高温下良好的物理化学稳定性等。这些特性使该材料可以应用于航天飞机的耐热材料，高温电极，装甲等。但是HfC的断裂韧性很低，因此限制了该材料在高温下的应用。HfC的复合纤维陶瓷可以改善韧性和抗热冲击性，但密实度不高。有实验证明片层状复合材料可以有效提高韧性并保持高的密度。Liuyi Xiang等人用流延成型和热压烧结的方法制备的HfC-SiC/BN复合陶瓷，虽然弯曲强度相对于有所下降，但断裂韧性大幅度提高，最高提高115%。并给出了层片状的增韧机理，如图表 1所示，包括裂纹偏转(a)，裂纹分岔(b)，片层解离(c)。该文章发表在J. Eur. Ceram. Soc., 2014, 34, 3635-3640.

图1 层状HfC-SiC/BN复合陶瓷的增韧机理图

超低介电常数和超弹性的超轻泡沫状三维氮化硼

近些年来，随着电子科技的迅猛发展，集成电路得到了不断地革新与优化，同时，人们需要一种超低介电常数的超轻电介质材料来降低集成电路的漏电电流，降低导线之间的电容效应，降低集成电路发热。经过多年的研究，人们已经研发出了包含二氧化硅基、碳基和金属基在内的多种超轻多孔材料的电介质材料。但是，随着密度的降低，这些超轻多孔材料的机械性能及热稳定性也相应的降低。南京大学Jun Yin 等人，利用低压化学气相沉积方法，以氨硼烷作为前驱体，在泡沫镍模板上合成了一种超轻泡沫状三维氮化硼材料。这种材料具有1.6 mg/cm3的超低密度，超低的介电常数，并且同时具有很好的机械性能和热稳定性。该成果发表在Nano Lett.，2013，13，3232−3236 上。

该图显示出这种泡沫状三维氮化硼具有超轻的特性及良好的机械性能

表面氢和氟对钻石上合成的氮化硼薄膜的影响

目前立方氮化硼薄膜因为其优异的机械性能和化学惰性，成为目前薄膜材料研究的重点之一。最近实验室合成的氮化硼解决了之前存在的问题，使内部张力太大导致的表面破损成鱼鳞状这一现象得到解决，且合成厚度由原来的200nm左右增加到微米级别。针对合成过程中存在的氢和氟对氮化硼薄膜合成的影响，这篇报道中给出了理论分析。结果表明，表面氢可以对单层同晶格和错位晶格异质外延生长起到较好作用，双层氮化硼的形成较为复杂，偏向于在错位晶格异质外延生长单层之上合成第二层，且新合成的是同晶格方向的。这是较易合成的N-B-N（氮先沉积在钻石表面）顺序的情形。此后四层六层以及八层形成的都是同晶格方向的。相反如果没有表面氢或者氟的影响，则更容易形成错位晶格方向的。总体来说，除了最开始合成较为复杂，后续合成很稳定，所以已经形成的立方相氮化硼薄膜有利于后续的合成。 该成果发表在J. Phys. Chem. C 2014, 118, 3490-3503。

熔融法填充SiCNO-BN实现对尼龙6,6导热性能的改善

电子器件的小型化、高密化直接要求热界面型封装材料导热性能的提高，BN以其独特的性能（高导热、低膨胀系数、低介电常数、耐酸耐碱性等）跃居为填充型复合材料的高潜质填料。但是BN的化学稳定性阻碍了它在基体中的分散性以及和基体的相容性，这将大大限制BN在复合材料中性能的发挥。Kisang等人通过热解法在BN表面接枝上大分子（SiCNO），促进了其在基体中的分散和相容性，同时利用简单、快速、有效的熔融共混法将SiCNO-BN与尼龙6,6均匀混合，制备的SiCNO-BN/尼龙6,6复合材料的导热率高达4.960W/mK，拉伸强度和拉伸模量分别提高到69.15和2.10GPa。该成果发表在Ceramics International，41（2015）2187-2195上。

金属镁对于六方氮化硼球的微观形貌和结晶性的影响

LED照明光源是继白炽灯、日光灯和HID灯之后的第四代新型高效节约光源，在相同照明效率下节约能源能达到80%，但是散热问题成为LED灯大规模使用的主要障碍。为了解决这个问题，高导热塑料成为科学技术人员研究的中心，但是在高导热塑料达到导热的要求的时候，同时需要高导热的填充物。六方氮化硼有着低热膨胀系数和高的热导率是很好的高导热填充物，其中六方氮化硼球比其他形态更适合作为导热塑料的填充物，而且结晶性越好，导热性越好。以前人们注重于研究六方氮化硼的结构和力学性能和金属镁对于氮化硼纳米管合成的影响。沈阳大学的Zhang ning等人使用硼酸和硼砂作为硼源，尿素作为氮源，镁作为催化剂，研究了金属镁对于六方氮化硼球的微观形貌和结晶性的影响，图为合成的氮化硼球，该成果发表在Materials Research Bulletin 68(2015) 179-184上。