六方氮化硼(h-BN)，是一种白色的粉末状材料，其晶体结构与石墨非常相似，且两者的物理化学性质也较为相像，因此六方氮化硼也被称为“白色石墨”，在导热、润滑、储氢、电池隔膜材料、高温抗氧化涂层、催化等领域都有着重要的应用。

六方氮化硼的结构

从分子结构图来看，六方氮化硼属于六方晶系，具有和石墨烯相同的六方晶体结构，是由多层结构堆委起来的，不同层之间B-N-B通过范德华作用力连接起来，其晶格常数a=0.2506+0.0002nm,c=0.667+0.0004nm，密度p=2.25g/cm3。

立方氮化硼在空气中非常稳定，具有很宽的带隙(5.1ev)和高的硬度(莫氏硬度2)，能耐2270℃高温，在3270℃左右时才会升华。同时，六方氮化硼具有良好的绝缘性、导热性和化学稳定性、热膨胀/收缩率低等优点，与弱酸和强碱在室温下均不反应。

六方氮化硼的制备

合成氮化硼常见方法有硼酐法、卤化硼法、硼酸法、硼砂法、电弧等离子体法等。其中硼酐法是工业生产氮化硼的主要方法。通常制得的氮化硼是石墨型的六方氮化硼，石墨型氮化硼在高温(1800°C)、高压(800MPa)下可转变为金刚型立方氮化硼。

1、硼酐法 将B203与NH3于900~1200℃反应得到氨化硼粉末，将该粉末在1400℃的NH3中连续氮化或在1800C的N2、Ar中处理后，即可得纯度高，结晶度好的氮化硼粉末。也可于石墨坩埚中在催化剂作用下，用石墨还原硼酐得到氮化硼。

2、气相合成法 卤化硼与氨反应生成中间物质氨基络合物，氨基络合物经900~1200℃高温处理得到氮化硼。在900~1200℃C得到的氮化硼纯度较低，如果在1600~1900C下处理氨基络合物则可得高纯氮化硼。

3、硼酸法 由硼酸与磷酸三钙等在氨气中加热制得。

六方氮化硼的性能

因为六方氮化硼的分子结构特点，所以其具备很多优异的性能，如高的导热性能高的耐热性能、润滑性好、摩擦系数低、热膨胀系数低、介电性质优异等物理性能，同时也具备着抗氧化性强、抗腐蚀性强、化学性质稳定等化学性能。(1)高耐热性。六方氮化硼(h-BN)在0.1Mpa氮气中加热至3000℃以上才会升华，在1800C时的强度为室温的2倍，因此具有着优异的抗热震性能，在1500℃C空冷至室温数十次也不会出现破裂情况。

(2)高导热系数。六方氮化硼制品的导热率约为33W/m-k，有着与不锈钢相似的导热系数，导热率较大。

(3)低膨胀系数。六方氮化硼的线膨胀系数为(2.0--6.5)*10-6℃，仅次于石英玻璃，加上其具有高的导热率，因此抗热震性能极好。

(4)优良的电绝缘性。六方氮化硼的高温绝缘性好，高纯度六方氮化硼**体积电阻率可达1016-10189*cm，即使在1000C高温下，仍有104~1069*cm。

(5)良好的耐腐蚀性。六方氮化硼化学稳定性好，且不被大多数的熔融金届、玻璃和盐润湿，因此具有很高的抗酸、碱、熔融金屈及玻璃的侵蚀能力，有良好的化学惰性。

(6)较低的摩擦系数。六方氮化硼具有极好的润滑性能，摩擦系数为0.16，高温下不增大，比二硫化钼、石墨耐温高，氧化气氛可用到900℃，真空下可用到2000C

(7)可机械加工性。六方氮化硼极易使用常规金属切削技术对制品精加工，车削精度可达0.05mm，因此由六方氮化硼坯料可以加工得到复杂形状的制品。

六方氮化硼是合成立方氮化硼的原料。立方氮化硼主要被用作高级耐火材料、超硬耐磨材料，由氮化硼加工制成的超硬材料，可制成高速切割工具和地质勘探、石油钻探的钻头。由于立方氮化硼还具有高导热性和良好的半导体特性，也是使用温度较高的半导体材料，广泛用于光电子、微电子领域。

此外，氮化硼可以用于制造TIB2/BN复合陶瓷，金属成型的脱模剂和金属拉丝的润滑剂及高温涂料，在抗熔融金属腐蚀的场合作为热增强添加剂、耐高温的绝缘材料。用作半导体硅掺杂源。在航空等工业可以用作航天航空中的热屏蔽材料，原子反应堆的结构材料，高压高频电及等离子弧的绝缘体。

应用领域

导热领域

电子封装:h-BN具有良好的导热性和电绝缘性，可作为电子封装材料，帮助散热，提高电子设备的稳定性和可靠性，延长使用寿命。

半导体器件:h-BN的宽禁带使其在半导体器件中具有潜在应用，可用于制造高温、高频、大功率的电子器件，如氮化硼基的场效应晶体管等。

润滑领域

高温润滑:h-BN在高温下具有良好的润滑性能，可作为高温润滑剂，用于高温机械部件的润滑，如航空航天发动机的轴承、活塞等部件的润滑。

固体润滑剂:h-BN纳米片可作为固体润滑剂，添加到润滑油中，提高润滑油的润滑性能和稳定性，减少摩擦和磨损。

污水处理

水污染问题直接关系到国家发展和民生，尤其是重金属污染--因为重金属离子进入人体可能引发各种疾病。随着水污染问题的日益严峻，各种方法和材料相继被应用于污水治理之中，其中h-BN被制成3D多孔的结构时，可用于吸附领域。

污水处理领域

重金属离子吸附:h-BN制成的3D多孔结构材料，对重金属离子具有良好的吸附性能，可用于污水处理中的重金属离子去除，如对砷离子的吸附。

有机污染物吸附:h-BN纳米片对有机污染物也有一定的吸附能力，可用于吸附水中的有机染料、农药等污染物。

催化领域

石墨烯无论是作为载体，还是作为催化剂都得到了广泛的研究应用。h-BN因其具有类似石墨烯的结构，且拥有比石墨烯更稳定的化学结构和耐高温性能，在催化领域的应用效果被人们发现。

催化领域

载体:h-BN因其具有类似石墨烯的结构，且拥有比石墨烯更稳定的化学结构和耐高温性能，可作为催化剂的载体，将金属离子或金属单质沉积在h-BN表面，形成具有催化活性的催化剂。

直接催化:h-BN本身在某些反应中也具有一定的催化活性，如在有机合成反应中，可作为催化剂促进反应的进行。

能源领域

随着工业的不断发展，传统的化石能源逐渐不能满足人们的要求，探索和开发清洁能源成为当前科研人员的工作重点问题之一。氢气作为清洁新能源出现在人们的视野之中，但氢气如何储存和运输成为新的问题。多孔的h-BN因具有大的比表面积、合适的孔体积、高密度的吸附活性位点成为优异的候选者。燃料电池作为新能源也逐步被人们了解，h-BN因显示出较高的质子传导性以及优异的气体阻隔能力，在质子交换膜燃料中具有优异的表现。

氢气储存:多孔的h-BN因具有大的比表面积、合适的孔体积、高密度的吸附活性位点，可作为氢气储存的材料，提高气的储存效率。

燃料电池:h-BN因显示出较高的质子传导性以及优异的气体阻隔能力，在质子交换膜燃料电池中具有优异的表现，可用于制造燃料电池的电极材料、质子交换膜等。

生物医药领域

药物载体:h-BN纳米球表面可以吸附大量药物，可作为药物的载体，用于药物的靶向输送和缓释。

硼中子俘获疗法:利用氮化硼纳米管作为硼中子俘获疗法的10B携带剂，可将硼元素输送到肿瘤部位，实现对肿瘤的精准治疗。

生物医药材料由于其特殊性，对材料要求较高。首先，需要材料对生物体没有毒害作用。其次，需要材料具有化学稳定性，还需要材料有很好的生物相容性。通过实验表明，h-BN具有很好的生物相容性，在生物医药领域有很大的应用前景。除了可以直接作为药物发挥作用，如亚赛等利用氮化硼纳米管作为硼中子俘获疗法的10B携带剂，亚赛将氮化硼纳米管功能化使其能够追踪，并使用叶酸作为肿瘤靶向配体;也可以作为药物的载体，如亚赛等通过化学气相沉积法使用氧化硼蒸汽和流动的氨制备了h-BN纳米球。测试表明，这些纳米球表面可以吸附大量药物。

微波吸收领域

h-BN具有良好的电绝缘性、超低的介电常数以及优良的微波传输能力，通常被用作透波材料而不是吸波材料。但h-BN材料可以与其他材料结合以调节其介电性能，从而提高复合材料的微波吸收性能，可用于制造微波吸收材料，如隐身材料等。

针对不同金属铸造及高温设备使用需求亚赛开发出7种型号的氮化硼水性或有机系涂料。其高温稳定性、不粘性与抗氧化性显著优于传统石墨涂料，广泛用于:

铝、钛、铜及其合金的铸造脱模

光学玻璃热弯成型脱模

金属锻造与铝加工设备的润滑与隔热保护

高温炉壁、导热系统的防护涂层