粉体圈首页     您好,欢迎来到粉体圈网络!
个人注册   企业注册   登录   找回密码   进入供求市场
粉体圈专注为粉碎设备,粉体设备等厂家提供粉体技术,粉体会议等信息及粉体展示和交流平台。 粉体圈专注为粉碎设备,粉体设备等厂家提供粉体技术,粉体会议等信息及粉体展示和交流平台。
当前位置:粉体圈首页>粉体技术>技术前沿>正文
Science Advances:单层六方氮化硼(BN)会是下一代首选热门散热材料
2019年07月09日 发布 分类:技术前沿 点击量:656
0

以柔性可穿戴设备为例,随着现代设备的轻量化、小型化,热管理变得越来越重要,开发绝缘高导热材料也就越来越重要。

由澳大利亚研究理事会(Australian Research Council,ARC)通过科技成果转化奖项资助,由迪肯大学旗下机构主导完成的一项研究结果表明,单层六方氮化硼(BN)在室温下的导热系数达751W/mK,以单位重量计,在所有半导体和绝缘材料中第二高(译者注:金刚石为第一高),且随着六方氮化硼的层数增加,导热系数逐步减小。这也意味着单层六方氮化硼将成为下一代柔性电子器件散热材料的首选热门材料。

如图:1-3层BN的导热系数对比图

a)1-3层Bn(b)单层BN,虚线为BN边缘(c)常见半导体和绝缘体

金刚石和立方氮化硼(cBN)原本是这类材料中导热系数最高的,但由于生产成本以及脆性,很难在柔性设备中采用;还有最近发现的带隙1.5eV的高质量立方砷化硼(BAs)的导热系数可达约1000 W/mK,但也在柔性上打了问号。相比之下,高定向热解六方氮化硼(highly oriented pyrolytic hexagonal BN ,HOPBN)性能接近单晶氮化硼,尽管有许多晶界、缺陷和位错,但其导热系数在室温下仍高达400 W/mK。

在此前的许多研究中发现,少层BN的导热性能甚至不如普通hBN块材,甚至曾有实验数据显示5层BN的热导率比11层BN更差。本次研究人员认为,之前存在hBN样品的缺陷问题。并且,样品转移过程中都涉及到了聚合物(如PMMA)的使用,存在残留污染。因此也不可避免地破坏了实验结果。

本次实验采用了透明胶带法制备单层BN(和当初的诺奖获得者制备石墨烯的方法类似),并采用了拉曼光谱法测量结果。研究人员将剥离的单层BN分别覆盖到了纳米氧化硅覆盖的硅基底和镀金硅基底上,两种基底都经过处理,配有预制微孔和沟槽,这是为了避免加热过程中气体膨胀。

最终,通过制备高质量单层BN并进行试验,研究人员揭示了该材料固有的热导率。结果表明,在半导体和绝缘体中,单层BN是除了金刚石和立方砷化硼以外热导率最高的材料。但它同时还具备低密度、高强度、高韧性、高延展性、高稳定性、抗渗性等多重优势,这就使它的应用前途尤为广阔。

论文链接:https://advances.sciencemag.org/content/5/6/eaav0129

编译 YUXI


相关内容:
0
 

点击加入粉体技术交流群粉体技术群
返回页顶