میله نیترید بور با قابلیت سفارشی‌سازی، میله سرامیکی BN

مزیت اصلی میله‌های نیترید بور در قابلیت منحصر به فرد آنها در مدیریت حرارتی نهفته است. این ماده نه تنها دارای هدایت حرارتی عالی (معمولاً در محدوده 30 تا 60 وات بر متر کلوین، و حتی بالاتر برای برخی مواد جهت‌دار) است، بلکه می‌تواند گرما را به سرعت از منطقه منبع حرارتی هدایت و پراکنده کند و از خرابی دستگاه‌های الکترونیکی یا تجهیزات دمای بالا به دلیل گرمایش موضعی جلوگیری کند؛ همزمان، این ماده یک عایق الکتریکی بسیار خوب نیز است و می‌تواند عملکرد عایقی خوبی را حتی در دمای بالا حفظ کند. این ترکیب نادر از «هدایت حرارتی بالا» و «عایقی بالا» باعث شده است تا این ماده به ماده انتخابی برای حل تناقض بین پراکندگی گرما و عایق‌بندی در دستگاه‌های الکترونیکی با تراکم توان بالا (مانند IGBTها، لیزرها) و تجهیزات ساخت نیمه‌هادی (مانند صفحه‌های گیردار الکترواستاتیک، پایه‌های گرم‌کننده) تبدیل شود. با استفاده از میله‌های نیترید بور به عنوان پایه‌های پراکنده‌کننده گرما یا عناصر انتقال گرما و عایق، می‌توان تراکم توان، پایداری عملیاتی و عمر مفید تجهیزات را به طور چشمگیری بهبود بخشید

میله‌های نیترید بور می‌توانند در محیط‌های بی‌اثر یا کاهنده، به‌مدت طولانی در دمای فوق‌العاده بالا بالاتر از 1800 ℃ به‌صورت پایدار کار کنند و همچنین می‌توانند دمای بالای حدود 1200 ℃ را در هوای اتمسفری تحمل کنند (دمای آغاز اکسیداسیون آن‌ها حدود 850 ℃ است، اما پس از تشکیل یک لایه متراکم اکسید بور روی سطح، می‌توانند حفاظت کوتاه‌مدتی فراهم کنند). مهم‌تر اینکه، ضریب انبساط حرارتی آن بسیار پایین و همسانگرد است که این ویژگی مقاومت بی‌نظیری در برابر شوک حرارتی به آن می‌دهد. چه خنک‌سازی سریع از یک محیط دمای بالا و چه گرمایش لحظه‌ای در دمای بالا، میله‌های نیترید بور می‌توانند به‌طور مؤثر در برابر تنش حرارتی شدید ناشی از گرادیان دما مقاومت کنند و از ترک خوردن یا پوسته‌پوسته شدن جلوگیری نمایند. این ویژگی باعث می‌شود که در کاربردهایی مانند بوته، تکیه‌گاه یا کانال در فرآیندهایی که نیاز به افزایش و کاهش مکرر دما دارند، مانند ذوب فلزات، رشد کریستال و سینتر کردن پودر، قابلیت اطمینان و دوام بالایی داشته باشند.
3. بورون نیترید به دلیل ساختار کریستالی لایه‌ای شش‌ضلعی مشابه گرافیت، ضریب اصطکاک بسیار پایینی دارد (معمولاً بین 0.2 تا 0.4)، که آن را به یک ماده روان‌کننده جامد عالی تبدیل می‌کند. این خاصیت خودروان‌کنندگی باعث می‌شود در شرایط سخت کاری مانند دمای بالا، بار زیاد، خلاء یا موقعیت‌هایی که استفاده از روغن‌ها و مایعات روان‌کننده امکان‌پذیر نیست (مانند یاتاقان‌ها، ریل‌های هدایت و حلقه‌های آب‌بندی در کوره‌های دمای بالا) عملکرد خوبی داشته باشد و به‌طور مؤثر سایش را کاهش دهد و مقاومت در برابر حرکت را پایین بیاورد. در عین حال، بورون نیترید شیمیایی بسیار بی‌اثری دارد و مقاومت عالی در برابر اکثر فلزات مذاب (مانند آلومینیوم، مس، فولاد مذاب)، نمک‌های مذاب، مذاب شیشه و همچنین اسیدها و بازهای قوی از خود نشان می‌دهد و بنابراین دچار واکنش شیمیایی یا خوردگی نمی‌شود. این ویژگی باعث می‌شود که میله‌های بورون نیترید در صنایعی مانند متالورژی، مهندسی شیمی و تولید شیشه، زمانی که به عنوان قطعاتی در تماس با مواد مذاب استفاده می‌شوند (مانند دهانه‌های ریخته‌گری، لوله‌های محافظ ترموکوپل و همزن‌ها)، برای مدت طولانی یکپارچگی ساختاری و پایداری عملکردی خود را حفظ کنند.

4. برخلاف بسیاری از سرامیک‌های با عملکرد بالا که پردازش آنها دشوار است، مانند آلومینا و سیلیکون کاربید، میله‌های نیترید بور به نسبت نرم هستند و سختی آنها در مقیاس موهل تنها حدود ۲ است. این میله‌ها را می‌توان مستقیماً با استفاده از ابزارهای استاندارد از جنس آلیاژ سخت یا الماس، برای ماشین‌کاری دقیق از قبیل تراش، فرز، سوراخ‌کاری، صاف‌کاری و سنگ‌زنی پردازش کرد و نیازی به پردازش پس از سینتر کردن که هم زمان‌بر و هم پرهزینه است، نمی‌باشد. این ویژگی به شدت فرآیند تولید را ساده می‌کند، هزینه‌ها و چرخه‌های تولید را کاهش می‌دهد و به ویژه برای تولید قطعات نامنظم با اشکال پیچیده، با تولید انبوه کم و تنوع زیاد مناسب است. مهندسان می‌توانند میله‌های نیترید بور را به صورت انعطاف‌پذیر به قطعات دقیق با ابعاد و اشکال مختلفی مطابق نیازهای کاربردی خاص ماشین‌کاری کنند، مانند لوله‌های نازک‌دیوار، قطعات نگهدارنده پیچیده، اجزای رزوه‌دار و غیره، تا نیازهای سفارشی‌سازی شده در کاربردهای متنوعی از تولید نیمه‌هادی‌ها تا آزمایش‌های تحقیقات علمی را برآورده کنند.

5. محدوده کاربرد میله‌های نیترید بور در چندین حوزه فناوری پیشرفته گسترده است. در صنعت نیمه‌هادی، این ماده یک ماده کلیدی برای تولید بوته‌های رشد کریستال‌های نیمه‌هادی ترکیبی مانند GaAs و GaN و همچنین اجزای گرمایشی سیستم‌های رسوب بخار مولکولی (MBE) محسوب می‌شود. در زمینه کوره‌های صنعتی دمای بالا، به دلیل خاصیت غیرچسبنده، مقاومت در برابر دمای بالا و مقاومت در برابر ضربه حرارتی، به عنوان قطعات سینترینگ، صفحات هل‌دهنده و ریل‌های راهنما استفاده می‌شود. در فناوری خلأ، می‌تواند به عنوان عایق و قطعات نگهدارنده منطقه داغ در کوره‌های خلأ دمای بالا عمل کند. در حوزه‌های هوافضا و انرژی هسته‌ای، از آن برای قطعات ساختاری و قطعات جاذب نوترون که در برابر دماهای شدید مقاوم هستند، استفاده می‌شود. علاوه بر این، میله‌های نیترید بور به دلیل مزایای جامع عملکردی خود به یک ماده کلیدی جایگزین‌ناپذیر در تجهیزات تحقیقات علمی، متالورژی خاص و قالب‌های شکل‌دهی مواد مرکب با عملکرد بالا تبدیل شده‌اند و پایه مادی محکمی را برای توسعه فناوری صنعتی مدرن فراهم کرده‌اند.

پارامتر