六方氮化硼微晶的合成及其應用發(fā)展現(xiàn)狀

孫長紅， 孫為云， 張旺璽， 白 玲， 邢 勇，代曉南， 梁寶巖， 李啟泉， 宜 娟

(1.鄭州職業(yè)技術(shù)學院 材料工程系， 河南 鄭州 450010； 2.中原工學院 材料與化工學院， 河南 鄭州 450007；3.河南省金剛石工具技術(shù)國際聯(lián)合實驗室， 河南 鄭州 450007； 4.河南省金剛石碳素復合材料工程技術(shù)研究中心，河南 鄭州 450007； 5.富耐克超硬材料股份有限公司， 河南 鄭州 450001)

氮化硼有幾種不同的晶型，其中工業(yè)上常用的是六方氮化硼(hBN)和立方氮化硼(cBN)。硼元素和氮元素在元素周期表中居于碳元素左右兩邊，由硼和氮組成的氮化硼化合物，有些特性類似于碳。六方氮化硼類似于片層結(jié)構(gòu)碳元素的石墨，具有sp2雜化結(jié)構(gòu)，因此六方氮化硼又稱“白色石墨”，片層六方氮化硼則稱為“白石墨烯”。而立方氮化硼類似于碳元素的金剛石，具有sp3雜化結(jié)構(gòu)，硬度僅次于金剛石，因此立方氮化硼和金剛石均被稱為超硬材料。

不同晶型的氮化硼明顯具有不同的性能，在應用領域內(nèi)具有較大的差異性。六方氮化硼作為一種高技術(shù)陶瓷材料，在冶金和電子等領域應用較為廣泛。本文以六方氮化硼為研究對象，介紹了六方氮化硼的合成方法、功能改性、陶瓷制品制備和主要應用情況等。

1 六方氮化硼的合成方法

何冬青等[1]將六方氮化硼的合成方法分為：傳統(tǒng)高溫法、化學氣相沉積法(CVD法)、先驅(qū)體法、水熱或溶劑熱法4種制備方法，見表1。采用先驅(qū)體法和水熱法合成產(chǎn)物都需要在溫度較高的條件下進行燒結(jié)；而采用化學氣相沉積法更適用于合成六方氮化硼薄膜。如以硼酸和三聚氰胺為基本原料，通過微波反應、冷凍干燥制備C3H6N6·2H3BO3先驅(qū)體，再經(jīng)高溫燒結(jié)，可以合成纖維狀、粉體狀和圓盤狀等不同形態(tài)的hBN[2]。因此，這種方法分類規(guī)則并不清晰，行業(yè)內(nèi)六方氮化硼粉體制備主要分為低溫法和高溫法。

表1 hBN合成方法及特征Tab. 1 Synthesis method and characteristics of hBN

1.1 低溫法

工業(yè)上，傳統(tǒng)的低溫法制備六方氮化硼主要是以隧道窯為裝備，采用間歇、半連續(xù)或連續(xù)的方式，將混合原料在900～1 600 ℃溫度下進行固相反應得到六方氮化硼。此方法反應溫度較低、轉(zhuǎn)化率低、反應不夠完全。張相法等[3]以硼砂與尿素為原料，NH3氣氛下，200～400 ℃進行預反應，獲得中間體，在冷卻后粉碎、壓塊，在1 000～1 200 ℃獲得了hBN樣品。由于尿素的存在，導致產(chǎn)物十分容易結(jié)塊，因此需要多次破碎。此種生產(chǎn)過程易存在原料混合和受熱不均等問題，導致產(chǎn)品粒度分散性大、結(jié)晶度和純度均較低、不穩(wěn)定，需要稀酸、水洗純化，加大了水的消耗和環(huán)境的污染。孫長紅等[4]以硼酸和三聚氰胺為原料，氮氣氣氛下，在900～1 400 ℃采用雙溫度段程序制得了hBN納米片，以硼酸為硼源，避免產(chǎn)物中金屬鹽或金屬元素雜質(zhì)混入，以高氮量的三聚氰胺為氮源，有利于hBN的生成，且后處理工藝用熱水處理，簡單環(huán)保。

1.2 高溫法

一直以來，高溫法作為一種能合成高純度、晶體發(fā)育良好、高質(zhì)量hBN顆粒的制備方法，備受研究者關注。鄭盛智等[5]將氯化銨和硼砂混合均勻，壓成圓餅后，在NH3氣氛下，先在300～600 ℃保溫2 h，再脫水處理，形成中間體后，升溫至900 ℃保溫4 h進行氮化反應后，降溫并水洗，去除副產(chǎn)物，再將樣品置于真空爐內(nèi)，在2 060 ℃進行高溫精制得到hBN顆粒。高溫精制去除樣品中C、H、O等元素，晶格有序化程度獲得提升，樣品純度和結(jié)晶度得到增強。該方法操作簡便，適合連續(xù)化生產(chǎn)，但反應過程中產(chǎn)生的氣體易堵塞和腐蝕管道。張相法等[6]借鑒國外專利技術(shù)，利用在新型高溫感應電爐在1 600～2 000 ℃高溫煅燒得到了六方氮化硼。以硼酸和三聚氰胺為原料，經(jīng)混合、置于烘箱中加熱，通過控制溫度和濕度，先制備出前驅(qū)體三聚氰胺硼酸鹽，再高溫煅燒得到特級hBN樣品，該樣品純度99.5%，晶粒尺寸高達22.6 μm。此方法可以獲得高結(jié)晶度、高純度、大尺寸的hBN。高溫法是目前國內(nèi)生產(chǎn)hBN的主要工藝方法，其主要合成設備[7]示意圖如圖1所示。

1.底座；2.支撐柱；3.加熱箱體；4.有溫度傳感器；5.進出口；6.攪拌電機;7.攪拌軸;8.攪拌葉片;9.刮板;10.加熱片;11.安裝板;12.液壓缸;13.滾輪;14.通孔;15.滑塊;16.限位板;17.減震彈簧;18.加強層;19.保溫層;20.防護層圖1 合成六方氮化硼的加熱設備示意圖Fig. 1 Schematic diagram of heating equipment for synthesizing hexagonal boron nitride

2 氮化硼改性

在hBN作為功能材料或者增強材料時，需根據(jù)具體的應用環(huán)境，對其進行改性。通過改性，可增強hBN與基體的界面相容性，使其均勻分散在水、有機溶劑中，以適于溶液基體系的后處理和應用。

文獻[8]報道了hBN羥基化的方法：把1 g的hBN粉末分散在100 mL DMF中，超聲24 h，離心干燥后得到白色粉末，然后添加到20 mL濃度為30%的雙氧水中，在110 ℃ 回流10 h后，離心，分別用水和乙醇洗滌并干燥。hBN納米粒子的羥基化改性實質(zhì)上是使其表面的B-N斷裂，B原子活化。Qiu等[9]結(jié)合機械剪切力和化學剝離的協(xié)同作用，將2 g hBN與0.1 g NaOH在氮氣氣氛下球磨4 h后，將所得混合物置于空氣氣氛中900 ℃熱處理2 h，經(jīng)洗滌后，獲得羥基化的hBN。該種hBN具有較高溶解性，能在水或各種有機溶劑中形成穩(wěn)定的分散體。楊歡等[10]利用濃HCl和濃HNO3溶液先后處理，對BNNTs(hBN納米管)進行純化和氧化，獲得高分散性的羥基化BNNTs，平均水合粒徑高達1 246.7 nm，且該羥基化的BNNTs具有熒光特性，無毒，在一定激光波長下能實現(xiàn)細胞內(nèi)定位，為其在生物領域的研究奠定了基礎。除此之外，hBN羥基化的方法還有很多，如高溫退火法[11]、熔融氫氧化物處理法[12]、超聲法[13]、CVD等離子體輔助[14]等。

羥基預功能化，是提高hBN納米粒子水中分散度和增加反應位點較為理想的方法。Liang等[15]選擇在濃堿環(huán)境中進行預羥基化，然后對BNNSs(hBN納米片)進行氨基化改性。其做法是：稱量0.1 g BNNSs加入到5 mol/L NaOH溶液中，120 ℃ 攪拌24 h，離心洗滌、烘干得到BNNSs-OH；將適量3-氨丙基三乙氧基硅烷添加到含98 vol%乙醇溶液中，40 ℃水解1 h后，再加入上述得到的BNNSs-OH，超聲30 min，60 ℃下攪拌12 h，離心洗滌得到了NH2-BNNSs。將NH2-BNNSs作為增強劑，制備Si3N4陶瓷，復合材料斷裂韌性和彎曲強度分別提高了34%和28%，介電性能液得到明顯改善。同時，該氨基化改性的hBN水溶性特別好，通過NH2-BNNS脫水作用可得到超輕氣凝膠。Lei等[16]采用尿素輔助的hBN固體剝離技術(shù)，得到氨基化的少層的hBN納米片。再以此hBN為原料通過冷凍干燥和過濾制備了密度為1.4 mg/cm3的超輕氣凝膠和懸空膜，其體積是hBN的1 500倍，在紫外光激發(fā)下，分散態(tài)和干態(tài)的材料均表現(xiàn)出強烈的藍光發(fā)射特性。Wan等[17]通過球磨L-谷氨酰胺和hBN，獲得了含氨基和羧基修飾的BNNSs-g，將其與低濃度的富羥基纖維素納米纖維進一步交聯(lián)，形成持久多孔的氣凝膠。用此氣凝膠作為儲熱的聚乙二醇(PEG)相變材料(PCMs)的三維骨架，使得以BNNSs-g/PEG為基體的PCMs具有150.1 J/g的高相變焓(達到純PEG的94%)，較高的熱擴散率，最高熱擴散率(0.148 mm2/s)約為純聚乙二醇的4.5倍。球磨、超聲方法是獲得hBN納米材料的重要方法。尿素、L-谷氨酰胺等含氨基的輔助研磨，既有利于剝離，又保護hBN免受過度的機械損傷，防止形成大量晶格缺陷。

除羥基和氨基化改性外，還有羧基[17]、氫基(H)[18]、烷基(R)[19]、烷氧基(OR)[20]、鹵素(X)[21]基團和雜原子(C、O、S)等都可對hBN表面進行改性。hBN表面共價改性可在任意N位點和B位點進行。-OH、-NH2、-NHR等親核官能團，可附著B位點上形成共價鍵。hBN氨基化或羥基化可為其表面其他功能改性提供良好的平臺。進行氨基化或羥基化預處理后，進一步進行烷基化或烴氧基化等改性，可得到更復雜的hBN衍生物[22]。OR基團是一個含烷基的氧原子官能團，在超聲波作用下，可直接與hBN納米帶相結(jié)合[23]。烷基(R)可通過反應中間體分子在hBN鍵之間建立橋鍵，然后利用丁基取代Br原子，或通過烷基分子填充空p軌道直接到達B位置[24]。Zhi等[25]將hBN納米管氨基化，納米管上的NH2基與硬脂酰氯的COCl基團發(fā)生反應，使得長鏈烷基官能團鍵接在hBN納米管上。Reyes等[26]使用烷基鹵化物對hBN功能化，以1-溴十二烷和鋰為試劑，通過改變鋰的使用量，獲得了具有不同分散性烷基化的hBN，這些烷基化hBN納米片能更好地分散在十二烷等非極性溶劑中，而在水中形成了疏水薄膜。

3 氮化硼的團聚與分散

納米hBN與大多數(shù)納米材料一樣，在范德華力、毛細管力、尺寸效應、量子隧道效應等作用下極易形成團聚體。為獲得單獨分離、尺寸較小或片層較薄的納米hBN，可通過機械解離、超聲、高剪切液體共混和濕式球磨等方法從塊狀hBN中剝離氮化硼來實現(xiàn)。近年來，液相球磨和固相球磨已被用于生產(chǎn)功能化氮化硼。機械剪切、化學剝離作用下，hBN經(jīng)過一系列物理化學反應變成單獨分離的納米顆粒，但球磨過程中，磨球會污染納米hBN[27]。液相中進行剝離時，hBN在NMP、IPA、DMF、乙醇、苯甲酸芐酯或水等溶劑的穩(wěn)定作用下，通過超聲振動和極性溶劑的表面張力來打破層間的范德華力，可得到單層或少層hBN納米片。此方法具有不引入雜質(zhì)、耗能小、穩(wěn)定性好、容易成比例放大生產(chǎn)等優(yōu)點。然而，由于納米片的重新堆積，所產(chǎn)生的分散常常面臨穩(wěn)定性差的問題[28]。此外，hBN表面缺乏活性基團，難與大部分小分子或聚合物分子等形成強相互作用，在大部分溶劑、聚合物等基體中的分散性很差，這極大地制約了hBN材料性能的提高和潛在的應用與發(fā)展[29-30]。

共價改性能使hBN納米材料解聚，用尿素輔助固體剝離技術(shù)獲得的hBN納米片，在水中具有極佳的分散性，制成膠體溶液，濃度可達30 mg/mL，并可穩(wěn)定數(shù)月[16]。非共價鍵修飾也可以提高hBN的分散性。Chen等[31]通過利用苯胺三聚體中-NH2與hBN之間π-π的堆疊作用，剝離得到了平均厚度3～4 nm hBN納米片，其可均勻、穩(wěn)定分散在四氫呋喃溶液中。Nag等[32]將自制的少層hBN納米片與甲苯混合，分別加入適量的三辛胺與三辛基磷，超聲15 min，可獲得透明、穩(wěn)定的hBN溶液。其原理是：利用hBN中B原子與三辛基之間路易斯酸堿作用，使得hBN較容易地分散在有機溶劑中。纖維素納米纖維常被用來分散一維、二維材料。Zeng等[33]將BNNTs分散在含有纖維素納米纖維的水溶液中，超聲24 h，得到穩(wěn)定分散的膠體水溶液，該溶液均一、透明，保持穩(wěn)定長達1周。

王艷芝等[34]將hBN納米片與聚丙烯腈聚合物復合，靜電紡絲得到hBN/聚丙烯腈納米復合纖維，可觀察到hBN分散在聚合物纖維基體中(見圖2)。對比hBN納米片粉末和復合纖維，可發(fā)現(xiàn)纖維中的不規(guī)則突出部分形成的結(jié)節(jié)內(nèi)有包埋的hBN。將該復合纖維與聚合物進一步混合，能使hBN均勻分散在聚合物基體中。

(a) hBN納米粉末 (b) 不含hBN的纖維 (c) 包含hBN的纖維圖2 納米粉末和纖維的SEM圖Fig. 2 SEM images of nanopowders and fibers

4 hBN陶瓷的燒結(jié)制備

hBN陶瓷材料具有很強的共價鍵化學性質(zhì)和各向異性的平板狀結(jié)構(gòu)，固相擴散系數(shù)較低，燒結(jié)活性差，在燒結(jié)hBN陶瓷時一般需要添加燒結(jié)助劑，如B2O3、CaO、Al2O3、Y2O3、SiO2等[35]。高溫下，燒結(jié)助劑可形成液相，促進粉料塑性流動和致密化，增加燒結(jié)制品密度，降低燒結(jié)溫度，有助于氮化硼陶瓷燒結(jié)成型，但會影響陶瓷制品的性能。

4.1 熱壓燒結(jié)

熱壓燒結(jié)是一種可制備小而簡單形狀樣品的有效方法。與無壓燒結(jié)相比，坯體在加壓作用下，能夠降低燒結(jié)溫度、縮短保溫時間；然而，高溫熱壓條件下，hBN晶粒生長迅速，易引起材料斷裂強度減小。熱壓燒結(jié)中同樣坯體粒子會表現(xiàn)出垂直于壓力方向的局部有序排列現(xiàn)象；熱等靜壓條件下，在各個方向均勻地施加壓力，樣品的微觀結(jié)構(gòu)相當均勻，并表現(xiàn)各向同性，這就說明，與無壓燒結(jié)比，熱壓燒結(jié)可得到高致密、低孔隙率的原因。Tong等[36]以Si3N4、SiO2、hBN為原料，Li2CO3為燒結(jié)助劑，在1 650 ℃、30 MPa、保溫1 h條件下，制備Si2N2O/hBN復合材料。增加hBN的使用量，彈性模量和硬度幾乎呈線性下降，而抗彎強度沒有顯著減小，這是由于均勻分散的hBN顆粒抑制了Si2N2O的晶粒長大。加入的hBN顯著提高了復合材料的機械加工性能、抗熱震性能和介電性能，卻降低了材料的模量。

燒結(jié)助劑對材料致密度、力學性能的提高有重要影響。李永全等[37]采用熱壓燒結(jié)爐制備了氮化硼/氧化鋯復合材料，通過添加合適的助劑在1 750～1 830 ℃實現(xiàn)完全致密化。Cai等[38]研究發(fā)現(xiàn)硅酸鋁鎂是一種優(yōu)良的液相燒結(jié)助劑，與hBN組合具有完美的協(xié)同增強效果，硅酸鋁鎂可明顯提高復合材料的致密度和hBN的結(jié)晶度。增加硅酸鋁鎂的含量，硅酸鋁鎂物相組成發(fā)生明顯改變，由六方堇青石(Mg2Al4Si5O18)變?yōu)槟獊硎头蔷B(tài)相，這也導致hBN基陶瓷力學性能發(fā)生了顯著變化。燒結(jié)助劑也會改變基體材料的物相組成，Sun等[39]制備hBN/Si2N2O陶瓷發(fā)現(xiàn)，燒結(jié)助劑Li2O含量的增加，會使部分Si2N2O分解為Si3N4。

4.2 無壓燒結(jié)

與熱壓燒結(jié)相比，無壓燒結(jié)易于控溫，工藝過程簡單，可制得形狀復雜的陶瓷制品，適合大批量生產(chǎn)。無燒結(jié)助劑的條件下，Wang等[40]選用亞微米hBN粉體，在2 100 ℃制備了hBN陶瓷。室溫下，該陶瓷材料抗彎強度為30.7 MPa、斷裂韌性為0.69 MPa·m1/2，楊氏模量為31.6 GPa、導熱系數(shù)為31.76 W/(m·K)。在氮氣氣氛下，hBN陶瓷的抗彎強度隨溫度升高而提高，在1 600 ℃時，由于晶界干凈，沒有玻璃相，其抗彎強度保持高達57.2 MPa，幾乎是室溫強度的2倍。該陶瓷材料還具有良好的抗熱震性能，能在△T為800 ℃時保持高達22.6 MPa的殘余抗彎強度(原始抗彎強度的73.5%)，在耐高溫材料方面具有巨大的應用潛力。

然而，即使使用較高的燒結(jié)溫度和不同成分的燒結(jié)助劑，無壓燒結(jié)也難以生產(chǎn)高致密的hBN陶瓷。hBN作為增強劑使用時，由于特殊的片層結(jié)構(gòu)，可能導致層間相互交叉橋接，形成連續(xù)的孔隙；同時，hBN層狀結(jié)構(gòu)會阻礙晶粒的重排和液相轉(zhuǎn)移，抑制致密化，從而增加孔隙率，導致力學性能降低[39]。 hBN具有較低的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切，可提升基體材料介電性能。Feng等[41]發(fā)現(xiàn)，添加10% hBN，多孔BNp/Si3N4陶瓷的抗彎強度降低52.3%，斷裂韌性降低36.3%，表觀孔隙率增加約17%；介電性能得到提高，介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切比不含hBN的陶瓷材料分別降低了33.5%和62.2%，滿足作為透波材料的要求。無壓燒結(jié)工藝中，能調(diào)整的主要是升溫速率、反應溫度、保溫時間，致密化只有通過粉體性質(zhì)、原坯密度、燒結(jié)助劑來實現(xiàn)。熱壓燒結(jié)和無壓燒結(jié)反應溫度都相對較高，反應時間較長。

4.3 放電等離子燒結(jié)

放電等離子燒結(jié)是一種利用瞬時高溫場實現(xiàn)致密化的快速燒結(jié)技術(shù)，具有快速、低溫、高效率、組織結(jié)構(gòu)可控、節(jié)能等優(yōu)點，在制備功能梯度材料、非晶合金、復合功能材料等方面取得了較快的進展。熱壓燒結(jié)樣品的顯微組織整體呈隨機排列；放電等離子燒結(jié)中，壓力直接作用在粉末上，樣品組織呈垂直于擠壓方向有序排列，且燒結(jié)試樣的晶粒細小均勻。當不等軸的顆粒呈定向排列時，與隨機取向相比，孔隙率較低，這種現(xiàn)象與較短燒結(jié)時間降低了晶粒長大的可能，同時這也能說明，放電等離子燒結(jié)制得的試樣比熱壓制備的試樣更為致密[42]。

放電等離子燒結(jié)是制備高性能hBN陶瓷的一種重要方法。Lun等[43]利用放電等離子燒結(jié)制備hBN/SiC陶瓷，添加的SiC對hBN納米薄片取向有顯著影響。hBN薄片的擇優(yōu)取向提高了陶瓷材料導熱率和微波場中的升溫速率。Kitiwan等[44]在溫度1 973 K、保溫300 s、壓力100 MPa下制備了較高致密度的TiN-TiB2-hBN復合陶瓷。當含15 vol% hBN時，材料的維氏硬度和斷裂韌性分別為20.1 GPa和4.3 MPa·m1/2，當溫度由293 K升高至973 K，導熱系數(shù)由58.1 W/(m·K)升高至63.4 W/(m·K)，可用作超高溫耐磨材料。

4.4 反應燒結(jié)法

反應燒結(jié)法又稱活化燒結(jié)。為解決hBN陶瓷燒結(jié)性不好的問題，高曉菊等[45]以B粉為基體，氧化釔和氧化鋁為燒結(jié)助劑，氮氣氣氛下，借助活化燒結(jié)制備了hBN陶瓷。Li等[46]通過添加Sm2O3助劑制備了β-SiAlON/hBN復合材料。hBN的加入降低了塞隆陶瓷的維氏硬度，但增強塞隆陶瓷的切削性能和抗熱震性能。Zou等[47]通過原位滲硼的方法制備了致密的TiB2-B4C-hBN陶瓷。生成的hBN雖然降低了陶瓷材料的斷裂韌性、楊氏模量和維氏硬度，但能提高抗彎強度，使得材料仍具有良好的力學性能。這是由于原位形成了由納米纏繞增強的B4C-hBN骨架和由hBN(C)增韌的納米TiB2晶?；w，它們組成的層次結(jié)構(gòu)，使制備的陶瓷材料具有較高的應變?nèi)菪院陀捕饶Ａ勘取?/p>

通常情況下，固相、液相反應中液相組分越多，物料接觸面越大，反應越易發(fā)生。但某些反應，液相越多，體系黏度變大，反應產(chǎn)生的氣體不易擴散，在試樣中形成閉孔，甚至外表可見的“大鼓包”，導致試樣性能降低。反應燒結(jié)中，常在反應物中添加與產(chǎn)物相近的物相來稀釋反應物，從而降低反應的劇烈程度。張春潔[48]以H3BO3、AlN為原料，制備了hBN-Al2O3復合陶瓷。外加適量的hBN，能減少9Al2O3·2B2O3副產(chǎn)物的生成，使得試樣表面光滑、不易形成大鼓包，并且試樣力學性能上表現(xiàn)較好的各向同性。

5 hBN的應用主要領域

hBN粉體具有良好導熱性、電絕緣性，抗氧化溫度超過2 000 ℃以上，高溫時也具有良好的潤滑性，主要用于制備立方氮化硼、高溫涂料、填充料、hBN燒結(jié)制品等。

(1) 超硬材料行業(yè)。作為制備立方氮化硼的原料，立方氮化硼(cBN)是以hBN為原料通過高溫高壓方法完成晶型轉(zhuǎn)變而合成的。cBN是僅次于鉆石的第二堅硬物質(zhì)，與鉆石相比，cBN與鐵接觸不反應，其優(yōu)秀的熱穩(wěn)定性能，可使cBN刀具承受超過1 000 ℃切削溫度，在汽車、航空、機械電子、軋鋼等工業(yè)領域，具有無可比擬的優(yōu)勢。

(2) 涂層涂料行業(yè)。hBN具有較高的擊穿電壓、高介電常數(shù)、高導熱率和自潤滑性好等特點，在涂層涂料方面發(fā)揮著巨大的作用，尤其是良好的高溫潤滑性，使之在火箭燃燒室的襯里、高溫保護套和宇宙飛船的熱屏蔽材料等苛刻環(huán)境中有較大的應用。在金屬、陶瓷模具或坩堝表面涂覆一層hBN，可明顯改善材料的潤滑性、脫模性，并阻止或減弱材料與熔體之間的化學反應，提高使用壽命。

(3) 電子材料行業(yè)。hBN用作高導熱材料填充劑時，優(yōu)良的耐熱性能和耐腐蝕性能、優(yōu)異的導熱率和較低的熱膨脹系數(shù)，使其成為最理想的導熱絕緣材料之一，可明顯提高聚合物基底電子元器件的導熱率。hBN優(yōu)良的電絕緣性，可用于制備GaAs、InP的半導體器件中高品質(zhì)電絕緣層，可有效消除布線電容，在提高器件響應速度方面具有廣泛的應用。

(4) 潤滑材料行業(yè)。與石墨相比，hBN擁有更高的使用溫度，因此hBN可用作高溫潤滑劑、耐壓縮機油、潤滑脂及金屬成型的脫模劑和金屬拉絲的潤滑劑等。作為燃油添加劑hBN可以提高燃油效率，使油缸耐磨，具有節(jié)能作用。此外，其作為光滑的乳白色粉末，對纖維產(chǎn)品無污染，使其在紡織機械上也有較大應用。

(5) 高技術(shù)陶瓷行業(yè)。利用hBN高熱穩(wěn)定性和良好熱震性及低的介電損耗特性，可用于高壓高溫散熱器件、高溫天線罩、火箭燃燒室內(nèi)襯、模具和微波天線窗等構(gòu)件。良好的吸收中子能力、抗高溫、高導熱，使得hBN陶瓷可作為防護中子輻射材料。

(6) 用作電子澆注材料模具或口模、坩堝等。hBN在高純金屬電子元器件及其復合材料成型模具或口模應用中必不可少、不可替代，這方面的用量越來越大。hBN對大多數(shù)熔融金屬和鹽既有不潤濕性也不反應，可用于耐火材料領域，如冶煉金屬的坩堝、特種金屬電解槽、復合陶瓷蒸發(fā)舟、鑄造用型殼等。

(7) 用作耐高溫材料。由于具有良好耐熱性、高熱震穩(wěn)定性、低熱膨脹率，hBN陶瓷可作為熱電偶護套管、電阻爐的加熱元件、航天航空中的熱屏蔽材料、非晶材料的陶瓷噴嘴等。在氮化硼基體中添加一定量的氧化鋯制備氮化硼/氧化鋯陶瓷復合材料，可用作玻璃澆注模、冶金耐火材料。

(8) 用作光學器件材料。較寬的光譜特性，使hBN陶瓷可用作透紅外和微波的窗口、導彈天線罩、微波天線窗等部件。hBN對紫外光波段具有良好的光吸收能力，在紫外空間光調(diào)制器方面具有潛在的應用價值。hBN的電子親和能為負，可用在場發(fā)射材料領域。

(9) 高檔化妝品行業(yè)。作為高檔化妝品填充劑時，hBN可增加化妝品使用時的遮蓋力和附著力，以及良好的滑膩感，親膚性好，可吸收多余油脂，使肌膚呈現(xiàn)緊致透亮的年輕狀態(tài)，這類彩妝涂抹后極易清潔去除，對人體皮膚無害，如hBN用于口紅的填料，具有潤滑性、光亮感。hBN用于水包油膏霜、護膚水，可提高皮膚絲滑感，提升細膩、亮白等效果。目前，高檔化妝品填充劑行業(yè)，每年消耗hBN多于200 t。

6 結(jié)語

hBN作為一種新型功能材料，應用廣泛，市場潛在需求巨大。為加快hBN功能材料的工業(yè)應用進程，實現(xiàn)其產(chǎn)品優(yōu)化升級，應進一步開展對hBN功能應用研究，將科技成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力。在合成hBN方面，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，深入開展綠色合成方法研究，加快推進適用于各類將cBN制品合成專用hBN產(chǎn)品的研究，將對我國六方氮化硼微晶材料高品質(zhì)、綠色環(huán)保、功能化、專業(yè)化的發(fā)展起到積極的推動作用。