精准智能化学重点实验室 中国科学技术大学高分子科学与工程系合肥 230026
环氧树脂（EP）及其复合材料在核工业中有着广泛的应用，对其辐射效应的研究可为开发耐辐射环氧树脂材料提供参考。本工作以四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯（TADE）/甲基六氢苯酐（MHHPA）体系为研究对象，以两种不同平均粒径（7.5 μm和757 nm）的氮化硼为填料制备氮化硼/环氧树脂复合材料。采用密度泛函理论（DFT）对环氧树脂交联结构的裂解方式进行了讨论，并研究了两种氮化硼/环氧树脂复合材料受不同吸收剂量的γ-射线辐照前后的力学性能和热稳定性能的变化规律。结果表明：环氧树脂交联点结构所包含的化学键中，异丙醇单元的C-C键键能最低，最易断裂，从而导致高分子交联网络被破坏。吸收剂量超过250 kGy时，环氧树脂及其复合材料的拉伸强度和热分解温度出现明显下降。辐照后的力学强度是BN粒径和添加量综合影响的结果，当吸收剂量达到1 100 kGy时，质量分数为3%的n-BN/EP的拉伸强度最大，其热分解温度也最高。因此，少量添加亚微米级尺寸的h-BN可以提升环氧树脂的耐辐射性能。本工作对耐辐射环氧树脂复合材料的开发具有理论和实践指导意义。
环氧树脂 六方氮化硼 辐射效应 密度泛函理论 裂解方式 Epoxy resin Hexagonal boron nitride Radiation effect Density functional theory Bond cleavage 辐射研究与辐射工艺学报
2023, 41(5): 050202
红外与激光工程
2023, 52(6): 20230218
1 中国科学院半导体研究所, 半导体材料科学重点实验室, 北京 100083
2 中国科学院大学, 材料与光电研究中心, 北京 100049
二维超宽禁带半导体材料六方氮化硼(h-BN)具有绝缘性好、击穿场强高、热导率高, 以及良好的稳定性等特点, 且其原子级平整表面极少有悬挂键和电荷陷阱的存在, 使其有潜力成为二维电子器件的衬底和栅介质材料。实现h-BN应用的关键在于生长高质量的h-BN单晶薄膜, 本文详细介绍了在过渡金属衬底、绝缘介质衬底和半导体材料表面外延生长h-BN的方法及其研究进展。在具有催化活性的过渡金属衬底(铜、镍、铁、铂等)上可以外延得到高质量的二维h-BN, 而在绝缘介质或半导体材料衬底上直接生长h-BN单晶薄膜更具挑战性。蓝宝石以其良好的热稳定性和化学稳定性成为外延h-BN的首选衬底, 蓝宝石衬底上生长h-BN薄膜的方法主要有化学气相沉积、分子束外延、离子束溅射沉积、金属有机气相外延, 以及高温后退火等, 通过这些方法可以在蓝宝石衬底上外延得到h-BN单晶薄膜, 还可以集成到现有的一些III-V族化合物半导体的外延生长工艺之中, 为h-BN的大面积应用奠定基础。此外, 石墨烯、硅和锗等半导体材料衬底上生长h-BN单晶薄膜也是当前研究的一个热点, 这为基于h-BN的异质结制备及其应用提供了新的方向。
六方氮化硼 外延生长 薄膜 二维材料 宽禁带半导体 hexagonal boron nitride epitaxial growth thin film two-dimensional material wide band gap semiconductor
武汉科技大学, 省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室, 武汉 430081
以电熔白刚玉、鳞片石墨、活性 α-Al2O3微粉、金属 Al粉和 Si粉为主要原料、h-BN (质量分数 0%、3%)为添加剂, 制备低碳 Al2O3-C耐火材料, 研究了不同氮化温度下添加 h-BN对 Al2O3-C耐火材料显微结构、物理性能以及抗氧化性能的影响。结果表明: 添加 h-BN促进了 SiC晶须的生成, 在 1 400℃氮化后添加 h-BN样品的常温耐压强度和常温抗折强度较未添加 h-BN样品分别提高了 6%和 10%；添加 h-BN样品的抗氧化性能得以显著提升, 其中 1 500℃氮化后添加 h-BN样品的抗氧化性能较未添加 h-BN样品提高了 21%。
六方氮化硼 氮化温度 低碳铝碳耐火材料 抗氧化性能 物理性能 hexagonal boron nitride nitriding temperature low-carbon aluminum carbon refractories oxidation resistance physical properties
1 西安工业大学 光电工程学院, 陕西 西安 100191
2 中国科学院 上海硅酸盐研究所 信息功能材料与器件研究中心, 上海 201899
针对高功率器件、高密度封装等微波通信领域对高性能微波复合基板的迫切需求, 该文提出了一种将双螺杆造粒和热压成型结合的新技术, 制备了以高抗冲聚苯乙烯(HIPS)为基体、六方氮化硼(h-BN)陶瓷为填料的高导热微波复合基板, 并对基板的显微结构、热学性能和介电性能进行了全面表征。结果表明, 采用大粒径(25 μm)的h-BN(h-BN25)比小粒径(5 μm)的h-BN(h-BN5)填充后更有利于提高复合基板的热导率(λ), 降低其介电损耗(tan δ)。随着h-BN25质量分数(w(h-BN25))从0增加至70%, HIPS/h-BN25微波复合基板的λ从0.13 W·m-1·K-1提高到7.43 W·m-1·K-1(面内)和2.55 W·m-1·K-1(面间), 分别是纯HIPS的57倍和20倍, 表明采用以上制备技术能实现h-BN在HIPS基体中的定向排列, 构建有效的面内导热网络。同时复合基板的tan δ由7.3×10-4降低至5.3×10-4(10 GHz下), 热膨胀系数α从93.8×10-6/K降至18.7×10-6/K。填充w(h-BN25)=70%的HIPS/ h-BN25微波复合基板综合性能优异, 10 GHz时, 其介电常数εr=3.9, tan δ=5.3×10-4, λ=7.43 W·m-1·K-1, α=18.7×10-6/K, 在微波通信领域具有良好的应用前景。
聚苯乙烯 六方氮化硼 热导率 介电性能 热压成型 polystyrene hexagonal boron nitride thermal conductivity dielectric property hot pressing molding
1 吉林大学 电子科学与工程学院 集成光电子学国家重点实验室， 长春 130012
2 中国原子能科学研究院 核技术综合研究所， 北京 102413
六方氮化硼中子探测器具有泄漏电流小、体积小、响应速度快、探测效率高、对γ射线不灵敏等优点，有望取代传统的3He气体探测器和微结构半导体中子探测器而得到广泛应用。文章介绍了六方氮化硼中子探测器的原理，从制备工艺、探测器结构、探测器性能等方面综述了六方氮化硼中子探测器近年来的研究进展。
超宽禁带半导体 六方氮化硼 中子探测器 探测效率 ultrawide bandgap semiconductor hexagonal boron nitride neutron detector detection efficiency
华南师范大学 物理与电信工程学院， 广州 510006
为了研究由石墨烯覆盖半无限六方氮化硼结构中的古斯-汉欣位移性质，采用传输矩阵方法分析了结构参量对反射光古斯-汉欣位移的影响。结果表明,通过合理调节石墨烯的化学势或层数，均可实现古斯-汉欣位移由正到负的一个转变；通过选取合适的参量，可实现较大的古斯-汉欣位移，其最大值约为波长的450倍。此研究结果对设计光开关、光学传感器件具有重要意义。
物理光学 古斯-汉欣位移 传输矩阵 石墨烯 六方氮化硼 physical optics Goos-Hnchen shift transfer matrix graphene hexagonal boron nitride
湖南师范大学物理与电子科学学院, 湖南 长沙 410081
利用传输矩阵法在红外波段实现了基于石墨烯-六方氮化硼(hBN)异质结构的古斯-汉欣(GH)位移的增强和调控。理论研究表明,由于hBN在红外波段产生洛伦兹共振现象,当使用波长为12.20 μm的横磁偏振光入射时,通过调节石墨烯的费米能级或石墨烯层数可以有效增强异质结构的GH位移量。当费米能级为0.2 eV时,仅使用单层石墨烯作用该异质结构即可达到80.97λ的GH位移量;此外,GH位移随hBN厚度的变化规律表现出与hBN介电常数相似的特征。当hBN厚度在1.53 μm附近变化时,可以实现-150λ~150λ范围内的正向或负向GH位移的灵活切换。这些研究结果有助于设计新型高灵敏度红外光学传感器。
材料 古斯-汉欣位移 石墨烯 六方氮化硼 红外波段 激光与光电子学进展
2020, 57(13): 131601
华南师范大学 物理与电信工程学院,广东 广州 510006
从麦克斯韦方程组出发,结合电磁场边界条件推导出在倾斜光轴条件下的传输矩阵。利用该传输矩阵研究了光轴方向对基于六方氮化硼的光子晶体光学特性的影响。研究表明,当=0°时,此结构会在六方氮化硼Ⅱ型双曲区域出现全方位禁带。随着的不断增大,TE波和TM波在Ⅱ型双曲区域内的光子禁带逐渐错开, 对于TM波, Ⅰ型双曲区域开始产生禁带,且朝着低频方向移动;Ⅱ型双曲区域内的禁带不断变窄,并往高频方向移动。利用这些特性,可实现偏振光分离和禁带加宽。
光轴 六方氮化硼 光子晶体 optical axis hexagonal boron nitride photonic crystals
强激光与粒子束
2020, 32(3): 031003
