แท่งโบรองไนไตรด์แบบกำหนดเอง แท่งเซรามิก BN

ข้อได้เปรียบหลักของแท่งโบรอนไนไตรด์อยู่ที่ความสามารถในการจัดการความร้อนที่มีความโดดเด่น ซึ่งไม่เพียงแต่มีค่าการนำความร้อนสูง (โดยทั่วไปอยู่ในช่วง 30-60 วัตต์/เมตร·เคลวิน และอาจสูงกว่านี้สำหรับวัสดุบางชนิดที่มีการจัดเรียงพิเศษ) แต่ยังสามารถถ่ายเทและกระจายความร้อนจากบริเวณแหล่งความร้อนได้อย่างรวดเร็ว ช่วยป้องกันอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หรืออุปกรณ์ที่ทำงานที่อุณหภูมิสูงจากการเสียหายเนื่องจากความร้อนสะสมเกินระดับที่กำหนด อีกทั้งยังเป็นฉนวนไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพสูง สามารถรักษาสมรรถนะการเป็นฉนวนได้ดีแม้ในอุณหภูมิสูง การรวมกันที่หาได้ยากระหว่าง "การนำความร้อนสูง" และ "การเป็นฉนวนสูง" ทำให้วัสดุนี้กลายเป็นวัสดุที่ได้รับความนิยมในการแก้ไขความขัดแย้งระหว่างการระบายความร้อนและการเป็นฉนวนในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความหนาแน่นของกำลังงานสูง (เช่น IGBT, เลเซอร์) และอุปกรณ์การผลิตชิ้นส่วนเซมิคอนดักเตอร์ (เช่น ชัคจับแบบไฟฟ้าสถิต ฐานฮีตเตอร์) โดยการใช้แท่งโบรอนไนไตรด์เป็นโครงยึดระบายความร้อน หรือองค์ประกอบถ่ายเทความร้อนที่เป็นฉนวน สามารถช่วยเพิ่มความหนาแน่นของกำลังงาน ความเสถียรในการทำงาน และอายุการใช้งานของอุปกรณ์ได้อย่างมาก

2. แท่งโบรอนไนไตรด์สามารถทำงานได้อย่างมั่นคงในบรรยากาศเฉื่อยหรือบรรยากาศรีดิวซ์เป็นเวลานานในสภาวะอุณหภูมิสูงพิเศษที่สูงกว่า 1800 ℃ และยังสามารถทนต่ออุณหภูมิสูงต่อเนื่องประมาณ 1200 ℃ ในอากาศได้ (อุณหภูมิเริ่มต้นการออกซิเดชันอยู่ที่ประมาณ 850 ℃ แต่สามารถให้การป้องกันระยะสั้นได้หลังจากเกิดฟิล์มโบรมออกไซด์หนาแน่นบนผิว) สิ่งสำคัญยิ่งไปกว่านั้น ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของมันต่ำมากและเป็นไอโซโทรปิก ซึ่งทำให้มีความต้านทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันได้ดีเยี่ยม ไม่ว่าจะเป็นการลดอุณหภูมิอย่างรวดเร็วจากสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง หรือการให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูงทันที แท่งโบรอนไนไตรด์สามารถต้านทานแรงเครียดจากความร้อนที่เกิดจากเกรเดียนต์อุณหภูมิได้อย่างมีประสิทธิภาพ ป้องกันการแตกร้าวหรือลอกออก คุณสมบัตินี้ทำให้มันมีความน่าเชื่อถือและทนทานสูงเมื่อใช้เป็นเตาเผา โครงรองรับ หรือช่องนำในกระบวนการที่ต้องมีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิขึ้นลงบ่อยๆ เช่น การหลอมโลหะ การเจริญเติบโตของผลึก และการเผาเซรามิกแบบผง
3. เนื่องจากโครงสร้างผลึกชั้นแบบหกเหลี่ยมที่คล้ายกับกราไฟต์ ทำให้แท่งโบรอนไนไตรด์มีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำมาก (โดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 0.2-0.4) จึงเป็นวัสดุหล่อลื่นแข็งที่ยอดเยี่ยม คุณสมบัติการหล่อลื่นด้วยตัวเองนี้ทำให้มันทำงานได้ดีในสภาวะการทำงานรุนแรง เช่น อุณหภูมิสูง แรงบรรทุกสูง สุญญากาศ หรือสถานการณ์ที่ไม่สามารถใช้สารหล่อลื่นของเหลวได้ (เช่น แบริ่ง รางนำทาง และแหวนปิดผนึกในเตาอุณหภูมิสูง) ซึ่งช่วยลดการสึกหรอและลดแรงต้านการเคลื่อนไหวได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในเวลาเดียวกัน โบรอนไนไตรด์มีความเฉื่อยทางเคมีสูงมาก และมีความต้านทานได้ดีต่อโลหะหลอมเหลวส่วนใหญ่ (เช่น อลูมิเนียม ทองแดง เหล็กหลอมเหลว) เกลือหลอมเหลว แก้วหลอมเหลว รวมถึงกรดและเบสเข้มข้น ทำให้มีโอกาสรับเกิดปฏิกิริยาทางเคมีหรือการกัดกร่อนต่ำ คุณสมบัตินี้ทำให้แท่งโบรอนไนไตรด์สามารถคงความสมบูรณ์ของโครงสร้างและความมั่นคงในการทำงานไว้ได้นานเมื่อใช้เป็นชิ้นส่วนที่สัมผัสกับวัสดุหลอมเหลวในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น เหล็กกล้า วิศวกรรมเคมี และการผลิตกระจก ตัวอย่างเช่น ช่องเท ท่อป้องกันเทอร์โมคอปเปิล และเครื่องกวน

4. แตกต่างจากเซรามิกส์สมรรถนะสูงหลายชนิดที่มีความยากในการแปรรูป เช่น อลูมินา และซิลิคอนคาร์ไบด์ แท่งโบรอนไนไตรด์มีความนิ่มค่อนข้างมาก โดยมีความแข็งแบบโมห์สเพียงประมาณ 2 จึงสามารถนำมือไปกลึงโดยตรงได้ด้วยเครื่องมือมาตรฐานที่ทำจากโลหะผสมแข็งหรือเพชร เพื่อการกลึงความแม่นยำ เช่น การกลึง การกัด การเจาะ การไส และการขัด ไม่จำเป็นต้องผ่านกระบวนการเผาหลัง (post sintering) ที่มีราคาแพงและใช้เวลานาน คุณสมบัตินี้ช่วยทำให้กระบวนการผลิตง่ายขึ้นอย่างมาก ลดต้นทุนและระยะเวลาการผลิต และเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตชิ้นส่วนที่มีปริมาณน้อย หลากหลายรูปแบบ และมีรูปร่างซับซ้อนไม่สมมาตร วิศวกรสามารถแปรรูปแท่งโบรอนไนไตรด์ให้เป็นชิ้นส่วนความแม่นยำในขนาดและรูปร่างต่างๆ ตามความต้องการเฉพาะของแต่ละการใช้งาน เช่น ท่อผนังบาง อุปกรณ์ยึดจับซับซ้อน หรือชิ้นส่วนเกลียว เป็นต้น เพื่อตอบสนองความต้องการเฉพาะทางในหลากหลายสถานการณ์ ตั้งแต่การผลิตชิปเซมิคอนดักเตอร์ไปจนถึงการทดลองวิจัยทางวิทยาศาสตร์

5. ช่วงการประยุกต์ใช้แท่งไนโตรเจนโบโรนครอบคลุมหลายสาขาเทคโนโลยีขั้นสูง ในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ วัสดุนี้เป็นวัสดุสำคัญสำหรับการผลิตเตาเผาที่ใช้ในการปลูกผลึกของสารกึ่งตัวนำเชิงประกอบ เช่น GaAs และ GaN รวมถึงชิ้นส่วนให้ความร้อนในระบบโมเลกุลลำแสงเอพิแท็กซี (MBE) ในด้านเตาอุตสาหกรรมอุณหภูมิสูง นำมาใช้เป็นอุปกรณ์สำหรับการเผาบดอัด เช่น แผ่นดัน รางนำทาง เนื่องจากมีคุณสมบัติไม่เหนียวเหนอะหนะ ทนต่ออุณหภูมิสูง และทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันได้ดี ในเทคโนโลยีสุญญากาศ สามารถใช้เป็นฉนวนและชิ้นส่วนรองรับในเขตความร้อนของเตาสุญญากาศอุณหภูมิสูง ในด้านการบินอวกาศและพลังงานนิวเคลียร์ ใช้ทำชิ้นส่วนโครงสร้างและชิ้นส่วนดูดซับนิวตรอนที่ทนต่ออุณหภูมิสุดขั้ว นอกจากนี้ แท่งไนโตรเจนโบโรนได้กลายเป็นวัสดุหลักที่ขาดไม่ได้ในอุปกรณ์วิจัยทางวิทยาศาสตร์ การหลอมโลหะพิเศษ และแม่พิมพ์สำหรับขึ้นรูปวัสดุคอมโพสิตสมรรถนะสูง เนื่องจากมีข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพโดยรวม จึงเป็นฐานวัสดุที่มั่นคงสำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีอุตสาหกรรมสมัยใหม่

พารามิเตอร์