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氮化硼纤维

/boron nitride fiber /
条目作者曹谦芝王连军
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曹谦芝

王连军

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最后更新 2023-10-17
浏览 284
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主要含氮(N)、硼(B)两种元素的白色陶瓷纤维

英文名称
boron nitride fiber
所属学科
纺织科学与工程

无机耐热纤维品种之一,属多晶纤维。分为纯氮化硼纤维和氮化硼复合纤维两种。

19世纪中期由英国学者巴尔曼研制。1967年,美国纽约金刚砂公司成功研制工业用氮化硼纤维。20世纪80年代,许多国家开始研究有机前驱体法制备氮化硼纤维。1986年,美国K.J.L.帕齐奥雷克(Paciorek)制备了硼-氮聚合物前驱体,并熔体纺丝制得前驱体纤维,经高温热分解反应后得到氮化硼纤维成品。中国于1976年开始研制氮化硼纤维,于1979年制造出性能较稳定的氮化硼纤维。

氮化硼纤维的制备方法有:①无机前驱体法,由美国金刚砂公司发明,采用硼酸做原料经高温熔化后得到氧化硼熔体,经熔体纺丝得到氧化硼前驱体纤维。该纤维在氨气(大于1000℃)与氮气(小于2000℃)气氛中高温转化为氮化硼纤维。②有机前驱体法,以含硼或含氮的小分子有机物质为原料,经过逐步反应得到不同种类的前驱体聚合物(硼-氮聚合物、硼-氧聚合物)。根据前驱体的不同,用熔体纺丝湿法纺丝得到前驱体纤维,经不熔化处理后,在氨气或氮气气氛中高温烧成,得到氮化硼陶瓷纤维。制备氮化硼陶瓷纤维的关键在于前驱体聚合物的合成。硼-氮聚合物前驱体法合成工艺要求严格,前驱体纤维产率较低,由此材料学家开发了以硼-氧聚合物前驱体法制备氮化硼纤维的技术,利用溶胶-凝胶法制备的硼-氧前驱体纤维具有多孔状结构,有利于纤维在氮化中氨气的扩散,使纤维内部得到更好的氮化。

氮化硼纤维中B-N键的键能很高,故纤维具有高耐热性,在2800℃惰性气体中不软化,强度在1800℃时是室温的2倍;具有高导热系数,在530℃以上是陶瓷纤维中导热系数最大的材料;具有低热膨胀因数,是陶瓷纤维中最低的,加上其高导热性,所以抗热震性能很好;具有优良的高温绝缘性,是陶瓷纤维中最好的高温绝缘材料;击穿电压3千伏/毫米,低介电损耗,可透微波和红外线;具有良好的耐腐蚀性,与一般金属、有机溶剂、无机酸、碱不反应;低的摩擦因数,高温下也不增大;具备良好的机械加工性能,可用一般机械加工方法加工成精度很高的零部件制品。

氮化硼纤维的独特性质使其在军事、航空航天及其他一般工业领域具有十分广泛的应用前景。在军事导弹技术领域中,发达国家已使用氮化硼纤维制备的三向织物/陶瓷复合材料制作导弹天线罩、微波天线窗等关键部件,使导弹具备隐身性能;在航空航天领域,氮化硼纤维可用做防护宇航服、抗中子防护罩、航天器天线罩、重返大气层降落伞等;在一般工业领域,可用做防热隔热材料、高温过滤材料、电器绝缘材料等。


  • 刘克杰,朱华兰,彭涛,等.无机特种纤维介绍(三).合成纤维,2013,(7):18-23.
  • 张光友,陈朝辉.氮化硼纤维的研制.高分子材料科学与工程,1998,14(2):94-96.

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