氧化鋁陶瓷在無線通信系統(tǒng)中的作用至關重要，尤其是隨著高頻通信技術的發(fā)展，對其小型化和集成化的需求愈發(fā)強烈。目前，低溫燒結的氧化鋁陶瓷面臨的主要問題是導熱性不足，在高功率運行時會導致溫度顯著升高，進而影響器件的表現(xiàn)和壽命。盡管已有研究嘗試在低溫條件下制備高熱導率的陶瓷，但這些研究制成的陶瓷熱導率仍遠低于高溫燒結產(chǎn)品。因此，開發(fā)能夠在低溫下燒結且具有高導熱性的先進陶瓷材料成為了一個緊迫的研究課題。
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在這一背景下，氮化硼因其獨特的物理和化學特性，在低溫燒結陶瓷領域嶄露頭角。近期，南方科技大學汪宏團隊在混合集成和共燒技術方面取得了重大進展，特別是在開發(fā)導熱性好的低溫燒結陶瓷材料方面。他們成功研制出在極低溫度（如150℃）下燒結的致密取向氮化硼（BN）基陶瓷復合材料，該材料具有高達42W/（m·K）的導熱系數(shù)，遠超現(xiàn)有的低溫陶瓷。 氮化硼以其卓越的熱導率而著稱，與金剛石和立方氮化硼相匹敵，因此在電子器件和熱管理系統(tǒng)的高效散熱方面發(fā)揮著關鍵作用。其熱導率遠超傳統(tǒng)陶瓷材料，包括氧化鋁和氮化鋁。氮化硼的硬度極高，僅次于金剛石，賦予了它卓越的耐磨性和耐腐蝕性，廣泛應用于切削工具、磨料和高溫潤滑劑等領域。作為一種優(yōu)秀的電絕緣體，氮化硼適用于高壓和高頻電子器件，其高電阻率也使其成為高性能絕緣涂層的理想材料。氮化硼在高溫和腐蝕性環(huán)境中表現(xiàn)出極佳的化學穩(wěn)定性，不易與酸、堿和鹽發(fā)生反應，因此在化學工業(yè)和航空航天領域具有潛在的應用價值。此外，氮化硼的低介電常數(shù)和介電損耗，以及優(yōu)異的微波介電性能，使其成為無線通信和雷達系統(tǒng)中微波器件的理想選擇。氮化硼的熔點超過3000℃，適用于高溫環(huán)境，且其低熱膨脹系數(shù)確保了在溫度變化下的尺寸穩(wěn)定性。 通過詳盡的實驗研究和模擬分析，團隊發(fā)現(xiàn)這種陶瓷復合材料的高導熱性主要歸功于BN片的高密度和高取向排列。這一突破不僅打破了低溫燒結陶瓷在導熱性上的限制，而且得到了團隊開發(fā)的新理論模型的支持。此外，該陶瓷復合材料還展現(xiàn)了優(yōu)異的微波介電性能，為其在無線通信和電子器件等領域的應用開辟了廣闊的道路。該研究成果以“所有陶瓷的超高熱導率和優(yōu)異介電性能在超低溫下創(chuàng)造”為標題發(fā)表在《Cell Reports Physical Science》雜志上。 這項成就不僅為制備高導熱陶瓷材料提供了新的路徑，也為低溫下高功率器件的集成提供了可能性。展望未來，隨著研究的進一步深入和技術的發(fā)展，氮化硼基陶瓷復合材料有望在無線通信系統(tǒng)中扮演更加關鍵的角色，從而推動整個行業(yè)的進步。版權與免責聲明：版權歸原作者所有，轉載僅供學習交流，如有不適請聯(lián)系我們，謝謝。
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