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氮化硼粉體
對(duì)于高密度和大功率電子產(chǎn)品來說，做好熱管理是一個(gè)急迫的問題。比如，隨著LED技術(shù)的普及，“農(nóng)業(yè)工廠”應(yīng)運(yùn)而生。為了彌補(bǔ)
光照的不足，用LED植物照射燈代替太陽光就成了一個(gè)成熟的解決方案。
盡管與其他照明設(shè)備相比，LED燈具有很高的能量轉(zhuǎn)換效率，但理論上總的電光轉(zhuǎn)換效率仍只有54%。這就意味著LED植物照射燈仍會(huì)有
大量的熱能釋放。特別是當(dāng)LED芯片溫度超過140°C時(shí)，其壽命的縮短就會(huì)成為一個(gè)不容忽視的問題。如何為LED燈降溫，六方氮化硼再
次走進(jìn)科學(xué)家的視野。用六方氮化硼作為填料來制作具有優(yōu)良電絕緣性和化學(xué)穩(wěn)定性的導(dǎo)熱塑料，可以提高其導(dǎo)熱性能。
為“電火箭”裝顆“陶瓷心臟”
隨著中國空間站“天和”核心艙的發(fā)射入軌，霍爾電推進(jìn)器的“陶瓷心臟”成為人們的關(guān)注熱點(diǎn)。這顆“陶瓷心臟”就是用白石墨復(fù)
合材料打造的。
挑戰(zhàn)太空，人類一直使用化學(xué)動(dòng)力，即通過燃燒化學(xué)推進(jìn)劑來產(chǎn)生動(dòng)力。航天器發(fā)射入軌后，也需要?jiǎng)恿碇С周壍篮妥藨B(tài)的調(diào)整，所以
必須攜帶化學(xué)燃料或者在軌補(bǔ)加燃料。而攜帶化學(xué)燃料不僅加大了發(fā)射成本，而且在一定程度上影響著航天器的空間任務(wù)能力。在這樣的
背景下，電推進(jìn)技術(shù)逐步走向應(yīng)用的前臺(tái)。我國空間電推技術(shù)研究起步于20世紀(jì)60年代，經(jīng)過幾十年的技術(shù)攻關(guān)終于取得了多項(xiàng)技術(shù)突破。
2020年1月，我國首款20千瓦大功率霍爾電推進(jìn)器成功完成點(diǎn)火試驗(yàn)，并達(dá)到了國際先進(jìn)水平。
“天和”核心艙配置的4臺(tái)霍爾電推進(jìn)器，利用核心艙太陽能翼產(chǎn)生的電能，為空間站軌道維持和安全飛行提供動(dòng)力支持。霍爾電推進(jìn)器是
等離子體推力器的一種，其原理是利用強(qiáng)電場(chǎng)將離子加速噴出，通過其反作用力來進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整或者軌道提升。霍爾電推進(jìn)器具有推力小、
比沖高的特點(diǎn)。比沖是評(píng)價(jià)火箭推進(jìn)劑性能的技術(shù)參數(shù)，比沖越高則表示在一定條件下推進(jìn)劑產(chǎn)生的速度增量越大。
空間站在軌運(yùn)行，由于微重力以及近地空間稀薄大氣阻力的影響，軌道高度的衰減是不可避免的。不過，不需要多大的推力就能做到軌道
保持。電推力雖小但可以準(zhǔn)確調(diào)控，以提升任務(wù)執(zhí)行能力。高比沖則可以大幅減少航天器攜帶的化學(xué)燃料，以擴(kuò)展空間任務(wù)的范圍等。
在霍爾電推進(jìn)器中，等離子體的電離和加速需要在放電腔中完成。霍爾電推進(jìn)器需要一顆堅(jiān)強(qiáng)的“心臟”，來產(chǎn)生準(zhǔn)確可調(diào)的推力。打造
這顆堅(jiān)強(qiáng)的“心臟”，必須滿足耐高溫、抗熱震、耐離子濺射、絕緣性好等條件，才能勝任放電腔的嚴(yán)酷工作。
像金剛石一樣硬起來
以順滑著稱的白石墨，也能硬起來。20世紀(jì)50年代，科學(xué)家通過改變白石墨的結(jié)構(gòu)，合成了一種立方氮化硼的單晶體。它是繼人造金剛石
問世之后的又一種超硬材料，硬度略低于金剛石，但耐高溫性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于金剛石，尤其對(duì)鐵系金屬元素具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性。
PCBN氮化硼聚晶工具
20世紀(jì)70年代，聚晶立方氮化硼（PCBN）問世。聚晶立方氮化硼的硬度很高，僅次于金剛石的硬度；抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性介于硬質(zhì)合金
和陶瓷之間；熱穩(wěn)定性要高于人造金剛石，在1300℃時(shí)仍可以進(jìn)行切削作業(yè)；在1200～1300℃高溫條件下不易與鐵系材料發(fā)生化學(xué)作用。
以“硬”聞名的立方氮化硼，用途之一是制作砂輪、油石之類的磨具，用途之二就是制作鉆頭、車刀、絞刀、銑刀之類的切削工具。特別
是用于加工淬硬鋼、耐磨鑄鐵、鈦合金等一類難加工材料時(shí)具有一定優(yōu)勢(shì)，并且還非常適合用于數(shù)控機(jī)床加工。
絕活特用，前景看好
基于硅的半導(dǎo)體工業(yè)，讓人們深切感受到了現(xiàn)代電子產(chǎn)品的魅力。然而，用硅半導(dǎo)體制作的電子器件難以適應(yīng)高溫等極端條件的挑戰(zhàn)。
在這樣的背景下，白石墨具有的寬帶隙、高熱導(dǎo)率、高電阻率、高遷移率等特性引起了科學(xué)家的重視。特別是白石墨的衍生產(chǎn)品立方氮化
硼，有望成為第三代半導(dǎo)體材料。有研究機(jī)構(gòu)用氮化硼材料制成了高溫半導(dǎo)體PN結(jié)器件,在650℃條件下能夠正常工作。這就為制造能適應(yīng)
極端條件的電子器件拓展了視角，從而為半導(dǎo)體工業(yè)帶來了新的希望。
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