قضيب نيتريد البورون BN مخصص، قضيب خزفي

تتمثل الميزة الأساسية لقضبان النيتريد البوروني في قدرتها الفريدة على إدارة الحرارة. فهي لا تمتلك فقط توصيلية حرارية ممتازة (عادةً ما تتراوح بين 30-60 واط/متر·كلفن، وتكون أعلى حتى في بعض المواد الموجهة)، بل يمكنها أيضًا نقل الحرارة وتوزيعها بسرعة من منطقة مصدر الحرارة، مما يمنع فشل الأجهزة الإلكترونية أو الأجهزة العاملة عند درجات حرارة عالية بسبب ارتفاع الحرارة المحلي؛ وفي الوقت نفسه، فإنها عازل كهربائي ممتاز يمكنه الحفاظ على أداء عازل جيد حتى عند درجات الحرارة العالية. يجعل هذا التوليف النادر من "التوصيلية الحرارية العالية" و"العازلية العالية" منها المادة المفضلة لحل التناقض بين تبديد الحرارة والعزل في الأجهزة الإلكترونية ذات الكثافة القدرة العالية (مثل IGBTs، والليزر) ومعدات تصنيع أشباه الموصلات (مثل القوابض الكهروستاتيكية، وقواعد السخانات). ومن خلال استخدام قضبان النيتريد البوروني كدعامات تبديد للحرارة أو عناصر عازلة لنقل الحرارة، يمكن تحسين الكثافة القدرة، والاستقرار التشغيلي، وعمر الخدمة للمعدات بشكل كبير

2. يمكن لقضبان نيتريد البورون أن تعمل بثبات في بيئة خاملة أو مختزلة لفترة طويلة في بيئات درجات الحرارة الفائقة فوق 1800 ℃، كما يمكنها التحمل أمام ارتفاعات حرارية مستمرة تبلغ حوالي 1200 ℃ في الجو (درجة بدء الأكسدة لها تبلغ حوالي 850 ℃، ولكنها يمكن أن توفر حماية قصيرة الأمد بعد تكوين فيلم كثيف من أكسيد البورون على السطح). والأهم من ذلك، أن معامل التمدد الحراري لها منخفض للغاية وموحد الخواص، مما يمنحها مقاومة استثنائية للصدمات الحرارية. سواء كان الأمر يتعلق بالتبريد السريع من بيئة ذات درجة حرارة عالية أو التسخين الفوري عند درجات حرارة عالية، فإن قضبان نيتريد البورون يمكنها مقاومة الإجهاد الحراري الهائل الناتج عن تدرجات درجة الحرارة بشكل فعال، وبالتالي تجنب التشقق أو التقشر. هذه الخاصية تجعلها موثوقة ومتينة للغاية عند استخدامها ك crucible أو دعامة أو قناة في العمليات التي تتطلب ارتفاعاً وانخفاضاً متكرراً في درجة الحرارة، مثل صهر المعادن، ونمو البلورات، وتحميص المساحيق
3. بفضل هيكله البلوري الطبقي السداسي المشابه للجرافيت، فإن قضبان نيتريد البورون تمتلك معامل احتكاك منخفضًا جدًا (عادة ما يتراوح بين 0.2 و0.4)، مما يجعلها مادة تشحيم صلبة ممتازة. تتيح هذه الخاصية ذاتية التشحيم لها الأداء الجيد في ظروف العمل القصوى مثل درجات الحرارة العالية، والأحمال العالية، والفراغ، أو الحالات التي لا يمكن فيها استخدام مواد التشحيم السائلة (مثل المحامل، والقضبان التوجيهية، وخواتم الإغلاق في الأفران ذات درجات الحرارة العالية)، وتقلل بشكل فعّال من التآكل وتخفض مقاومة التشغيل. وفي الوقت نفسه، يتمتع نيتريد البورون بخامل كيميائي قوي جدًا، ويتميز بمقاومة ممتازة تجاه معظم المعادن المنصهرة (مثل الألومنيوم والنحاس والصلب المنصهر)، والملح المنصهر، وذوبان الزجاج، وكذلك الأحماض والقواعد القوية، ما يجعله أقل عرضة للتفاعل الكيميائي أو للتآكل. ويتيح ذلك لقضبان نيتريد البورون الحفاظ على سلامتها الهيكلية واستقراريتها الوظيفية لفترة طويلة عند استخدامها كمكونات تتعرض للمواد المنصهرة في صناعات مثل металлورجيا، والهندسة الكيميائية، وتصنيع الزجاج، مثل منافذ الصب، وأنابيب حماية المزدوج الحراري، والمُحرِّكات.

على عكس العديد من السيراميك عالية الأداء التي يصعب معالجتها، مثل أكسيد الألومنيوم وكربيد السيليكون، فإن قضبان نيتريد البورون تكون لينة نسبيًا وتتميز بصلابة موس التي تبلغ حوالي 2 فقط. ويمكن تشغيلها مباشرة باستخدام أدوات سبائك صلبة قياسية أو بأدوات الماس من أجل التشغيل الدقيق مثل الخراطة، والطحن، والثقب، والخرط، والصنفرة، دون الحاجة إلى عمليات ما بعد التلبيد المكلفة والطويلة. هذه الخاصية تُبسّط بشكل كبير عملية التصنيع، وتخفض تكاليف الإنتاج ودوراته، وتجعلها مناسبة بوجه خاص لتصنيع القطع الصغيرة الكمية وبمختلف الأنواع والأشكال المعقدة وغير المنتظمة. يمكن للمهندسين معالجة قضبان نيتريد البورون بمهارة إلى قطع دقيقة بأحجام وأشكال مختلفة وفقًا لمتطلبات التطبيق المحددة، مثل الأنابيب الرقيقة الجدران، والأجهزة المعقدة، والمكونات ذات الخيوط، إلخ، لتلبية الاحتياجات المخصصة في مختلف السيناريوهات بدءًا من تصنيع أشباه الموصلات وحتى التجارب البحثية العلمية.

5. يمتد نطاق تطبيق قضبان النيتريد البوروني إلى عدة مجالات تقنية متقدمة. في صناعة أشباه الموصلات، يُعد مادة رئيسية في تصنيع بوتقات نمو بلورات أشباه الموصلات المركبة مثل GaAs وGaN، وكذلك المكونات الساخنة لأنظمة الترسيب الجزيئي بالحزمة (MBE). وفي مجال الأفران الصناعية العالية الحرارة، تُستخدم كأداة تلبيس، ولواصق دفع، ومسارات توجيه بفضل خصائصها المضادة للالتصاق، ومقاومتها للحرارة العالية، ومقاومتها للصدمة الحرارية. وفي تقنية الفراغ، يمكن استخدامها كمكونات عازلة وداعمة للمنطقة الساخنة في الأفران الفراغية العالية الحرارة. وفي مجالات الطيران والفضاء والطاقة النووية، تُستخدم في المكونات الهيكلية والأجزاء الماصة للنيوترونات التي تقاوم درجات الحرارة القصوى. بالإضافة إلى ذلك، أصبحت قضبان النيتريد البوروني مادة رئيسية لا غنى عنها في معدات البحث العلمي، والصناعات المعدنية الخاصة، وأدوات تشكيل المواد المركبة عالية الأداء، وذلك بفضل مزايا أدائها الشاملة، مما يوفر أساسًا ماديًا قويًا لتطوير التكنولوجيا الصناعية الحديثة.

المعلمات