六方氮化硼（hBN）片晶在平面(a-轴)上的导热率远大于其在垂直于所述平面(c-轴)上的导热率。在c-轴方向上，导热率约2W/mK；相比之下，在a-轴方向上，导热率为200-400W/mK。将六方氮化硼填充到塑料或者橡胶中作为导热绝缘材料时，在填充过程中片状六方氮化硼的方向会在加工过程中慢慢与材料的流动方向一致，即发生“取向”，造成材料在各个方向上导热性能不一，尤其是在垂直于取向的方向上发生明显劣化，影响材料的使用。例如，在制造热界面材料时，六方氮化硼颗粒的面内方向(a轴方向)与热界面材料的厚度方向呈垂直，不能充分有效利用六方氮化硼颗粒的面内方向(a轴方向)的高导热系数。

各向异性的六方氮化硼片晶

片晶状填料能够在特定方向上显著增强材料的导热性能，因此通过特殊的定向手段将其按照所需方向进行排列--例如使六方氮化硼颗粒的面内方向(a轴方向)沿高导热片取向的厚度方向的技术是一个很好的利用六方氮化硼a轴热导率的方法。然而，这种方式通常制程复杂且操作难度相对较大。此外，由于六方氮化硼颗粒的形状为鳞片形状，在树脂中填充时会使复合材料体系粘度增加，流动性差，难以进行高填充。

此外，还有一种常用的方法可以间接利用六方氮化硼a轴的高热导率，即使用由六方氮化硼片晶随机取向形成（这一过程我们可以理解为一个造粒过程）的团聚体作为填料。由微米级六方氮化硼片晶随机取向组成的六方氮化硼团聚物粉体，具有各向同性的导热性，可以在不依赖复杂定向工艺的情况下，使复合材料在各个方向上的导热性能较为均匀，提高材料的整体导热性能。造粒后的hBN不仅具有各向同性的热导率，其流动性也有所改善，可以在复合材料中实现较高的填充水平，从而实现复合材料更高的导热率。

各向同性的球形六方氮化硼团聚物

然而，仅在各向同性团聚体的机械稳定性足以经受住复合材料加工过程（例如填充、传送、定量、配混和成形，尤其是配混过程），才可成功实现导热方向依赖性的最小化。如六方氮化硼团聚体颗粒机械稳定性不足，当用作聚合物（例如热塑性塑料、硬塑料和有机硅）填料时，团聚体易因加工期间所产生的高剪切力而发生部分或甚至完全崩解成六方氮化硼初级颗粒（六方氮化硼片晶）。此外，当团聚体崩解时填料的表面积将大大增加，导致复合材料的流变性劣化，致填料填充量下降，这将进一步使复合材料的导热性能下降。除了填料颗粒需要具备一定强度以经受复合材料的加工过程外，在专利文件CN105026312B中还提到，如果六方氮化硼颗粒如果弹性模量过高，则六方氮化硼颗粒之间会因彼此的面接触不充分，从而使树脂组合物的导热系数降低。因此，在实际应用中，还应考虑颗粒强度与颗粒弹性模量之间的平衡。

专利文件CN104284860A提供了一种制备具有良好机械稳定性的各向同性六方氮化硼团聚体的节省成本的简单方法，发明者将六方氮化硼片晶与粘结相原料混合加工成颗粒或模制体，所述颗粒或模制体随后在氮化气氛中经受至少1000℃的温度下的温度处理，并且如果必要的话将所获得的颗粒或模制体粉碎和/或分级。团聚体为片晶状六方氮化硼初级颗粒的团聚物，其中六方氮化硼初级颗粒通过无机粘结相彼此连接，从而使得可获得与不含粘结剂的团聚体相比机械性上更稳定的团聚体。粘结相中可能是为氮化铝、氮氧化铝、氮化硅、氮氧化硅、氮化钛或混合的氮化物或氮氧化物（例如赛隆），或如上化合物的混合物。团聚体可为略带圆形至球形或块状和角形，具体取决其制备方法：通过喷雾干燥制备的团聚体甚至在氮化之后保持其略带圆形至球形的形状。经由压实和粉碎制备的团聚体的形状略呈块状或厚块状、角形或方形。

专利文件CN109790025B提供了一种导热性能优异、且粒子强度高的氮化硼团聚体粉末的制备方法。该发明以平均粒径为6μm-55μm、并且碳量为18％-21％的碳化硼为原料，通过加压氮化烧成、脱碳结晶化以及适当的后处理工艺步骤来获得粒子强度高且一次粒径均等的块状氮化硼团聚体粒子，在块状氮化硼粒子的内部存在多个鳞片状的六方晶氮化硼（一次粒子）如下图。采用该法制备的氮化硼的块状粒子在累积破坏率为63.2%时，粒子强度不低于8.0 MPa；在累积破坏率为20.0%时，粒子强度不低于4.5 MPa。

块状氮化硼粒子的扫描型电子显微镜照片

参考资料

1、CN104284860A 氮化硼团聚体、其制备方法及其用途

2、CN105026312B 氮化硼粉末及含有该氮化硼粉末的树脂组合物

3、CN109790025B 氮化硼块状粒子、其制造方法及使用了其的导热树脂组合物

编辑整理：粉体圈Alpha