في ظل سعي قطاع التصنيع المتطور باستمرار إلى تحقيق الاستقرار عند درجات الحرارة العالية، ومعامل احتكاك منخفض، وتوصيل حراري ممتاز، أصبحت سيراميك نيتريد البورون تحل تدريجيًا محل المعادن التقليدية، لتصبح مكونات أساسية في مجالات مثل أشباه الموصلات، وأنظمة التفريغ، والأفران عالية الحرارة.

سيراميك نيتريد البورون (Boron Nitride Ceramics) هو نوع جديد من المواد غير المعدنية غير العضوية، وينقسم من الناحية الهيكلية إلى نوعين بلوريين هما نيتريد البورون السداسي (h-BN) ونيتريد البورون المكعب (c-BN). يتميز نيتريد البورون السداسي بالبنية الطبقية، ويُظهر خصائص تشحيم مشابهة لخصائص الجرافيت؛ أما نيتريد البورون المكعب فيشتهر بصلابته التي تقترب من صلابة الماس.

وبالتالي، فإن سيراميك نيتريد البورون يتمتع بخصائص مثل “التزييت الذاتي” و“الاستقرار عند درجات الحرارة العالية” و“انخفاض الاحتكاك” و“العزل العالي” و“التوصيل الحراري العالي”، مما يجعله الحل البديل المثالي في العديد من الأجهزة عالية الدقة.

تُعد سيراميك نيتريد البورون من مواد السيراميك النيتريدية، وهي نوع نموذجي من المواد غير المعدنية غير العضوية الحديثة. فهي ليست معدنًا ولا بوليمرًا عضويًّا، بل هي مادة صلبة سيراميكية ذات بنية روابط تساهمية.

يُعد سيراميك نيتريد البورون من أنواع السيراميك غير الأكسيدية النموذجية، ويتميز بمعدل توصيل حراري مرتفع، ومعامل تمدد حراري منخفض، وخصائص عزل كهربائي ممتازة، فضلاً عن استقرار كيميائي فائق. وهذا ما يجعله يُحقق أداءً متميزاً في مجالات تغليف المكونات الإلكترونية، ومكونات أفران التفريغ، والحماية الحرارية في مجال الطيران، وتصنيع السيراميك.

• مقاومة فائقة للحرارة: تصل درجة الحرارة التي يتحملها سيراميك نيتريد البورون إلى 2000 درجة مئوية أو أكثر (في جو خامل)، ويحافظ على استقراره الهيكلي حتى في بيئة فراغية عالية الحرارة.

• قدرة ممتازة على توصيل الحرارة: يصل معامل توصيل الحرارة لسيراميك نيتريد البورون إلى 40–60 واط/م·كلفن، وهو ما يتجاوز بكثير معظم أنواع السيراميك الهندسي.

• تزييت ذاتي منخفض الاحتكاك: تمنحه البنية الطبقية لـ«نتريد البورون السداسي» خصائص تزييت طبيعية، مما يجعله مناسبًا للغاية للاستخدام بسرعات عالية.

• خصائص عزل عالية: تبلغ المقاومة النوعية الحجمية أكثر من 10¹⁴ أوم·سم، مما يجعلها مناسبة للاستخدام في مجالات الجهد العالي والترددات العالية.

• استقرار كيميائي عالٍ: لا يتفاعل بسهولة في بيئات الأحماض والقلويات والمعادن المنصهرة.

• خفيفة الوزن وعالية القوة: تبلغ كثافة سيراميك نيتريد البورون حوالي 2.1–2.3 غ/سم³ فقط، وهو أخف من السيراميك مثل أكسيد الألومنيوم وكربيد السيليكون.

• قوة ميكانيكية منخفضة: مقارنةً بسيراميك نيتريد السيليكون أو سيراميك أكسيد الزركونيوم، تتميز سيراميك نيتريد البورون بقوة انحناء منخفضة، ولا تصلح لتحمل الأحمال الصدمية.

• القابلية العالية لامتصاص الرطوبة: قد يتعرض الأداء لانخفاض طفيف عند التعرض لبيئة رطبة.

• ارتفاع تكلفة التصنيع: تعقيد عملية التلبيد بالضغط الحراري، وارتفاع سعر البورون النيتريد الخزفي نسبيًا.

• صعوبة المعالجة: يتميز سيراميك BN المتراص بصلابة عالية وهشاشة شديدة، مما يفرض متطلبات عالية على معدات المعالجة وأدوات القطع.

وبناءً على ما سبق، تتميز سيراميك نيتريد البورون بأداء ممتاز للغاية في البيئات الخاصة مثل درجات الحرارة العالية والفراغ والتآكل والعزل، ولكن ينبغي توخي الحذر عند استخدامها في التطبيقات التي تتطلب أحمالاً ثقيلة وصدمات عالية.

ومن هذا يتضح أن سيراميك نيتريد البورون يتمتع بمزايا أداء لا يمكن استبدالها في ظروف درجات الحرارة العالية والعزل الكهربائي، في حين يتفوق سيراميك نيتريد السيليكون في القوة الميكانيكية ومقاومة الصدمات.

تستخدم شركة «Zhi Hao Ceramics» تقنية التلبيد بالضغط الحراري لإنتاج مكونات خزفية من مادة BN عالية النقاء، وتشمل الخطوات الرئيسية ما يلي:

تنقية المواد الخام → خلط المسحوق بشكل متجانس → التشكيل بالقالب → التلبيد بالحرارة والضغط العاليين → المعالجة الدقيقة → معالجة السطح والفحص

من خلال التحكم الدقيق في درجة الحرارة والضغط، يتم الحصول على سيراميك نيتريد البورون المُتلبَّد بالضغط الحراري ذي البنية المتماسكة، والذي تتفوق خصائصه الميكانيكية وخصائصه في توصيل الحرارة على مواد BN العادية.
بالإضافة إلى ذلك، توفر الشركة حلولاً من السيراميك المركب من نيتريد البورون (مثل BN+Si₃N₄ وBN+AlN) لتلبية متطلبات القوة والتوصيل الحراري في بيئات الاستخدام المختلفة.

• قدرات التصنيع المتقدمة
• ضمان جودة خصائص المواد
• القدرات في مجال التصنيع الدقيق والتصنيع حسب الطلب
• الدعم الفني للهندسة وخدمة ما بعد البيع
• التعاون القائم على النزاهة والتنفيذ العالمي

تعد شركة شينزين تشيهاو للسيراميك المحدودة (Great Ceramic) واحدة من الشركات الرائدة في الصين في مجال إنتاج سيراميك نيتريد البورون، حيث تركز منذ أكثر من عشر سنوات على البحث والتطوير والإنتاج في مجال قضبان سيراميك نيتريد البورون، والبوتقات، والأنابيب الخزفية، والمكونات الخزفية المركبة، وتقدم خدماتها على نطاق واسع للمؤسسات البحثية والأكاديمية وصناعة المعدات المتطورة.

يتأثر سعر سيراميك نيتريد البورون بالنقاء والكثافة والأبعاد وطريقة التصنيع والمواد المركبة.
بشكل عام:

• سيراميك BN المضغوط بالحرارة عالي الكثافة: تتراوح أسعاره بين مئات وآلاف اليوانات الصينية للقطعة الواحدة؛

• منتجات نيتريد البورون المُترسبة بتقنية CVD: أسعارها مرتفعة، وتُستخدم في غرف التفريغ الخاصة بأشباه الموصلات؛

• أنابيب أو بوتقات من السيراميك المركب من نيتريد البورون: يتم تعديلها وفقًا للسماكة والقطر.

يُنصح عند الشراء بإعطاء الأولوية لما يلي:

1. معلمات أداء التوصيل الحراري (وات/م·كلفن)؛

2. توافق معامل التمدد الحراري (CTE)؛

3. نطاق درجات الحرارة للتطبيق وأنواع الأجواء؛

4. دقة السطح وعمر المقاومة للتآكل.

ستتطور تقنية BN الخزفية في المستقبل في الاتجاهات التالية:

• السيراميك المركب BN–Si₃N₄: يجمع بين القوة العالية والتوصيل الحراري؛

• السيراميك المركب BN–AlN: يعزز أداء إدارة الحرارة، ومناسب لتغليف المكونات الإلكترونية؛

• سيراميك النيتريد البوروني الشفاف: يُستخدم في النوافذ البصرية وأجهزة الاستشعار بالأشعة تحت الحمراء؛

• الطباعة ثلاثية الأبعاد لسيراميك BN: توفر حلول تصنيع مخصصة للأشكال السيراميكية المعقدة.

لا يُعد سيراميك نيتريد البورون مجرد نموذجٍ للمواد غير المعدنية غير العضوية الحديثة فحسب، بل هو أيضًا أحد المكونات الأساسية التي لا غنى عنها في المعدات المتطورة في المستقبل.
سواء في بيئات درجات الحرارة العالية أو الفراغ أو العزل أو التوصيل الحراري أو مقاومة التآكل، تُظهر سيراميك نيتريد البورون خصائص شاملة يصعب على المعادن والسيراميك التقليدي مضاهاةها.

إذا كنت تبحث عن مكونات من سيراميك نيتريد البورون عالية الأداء، فيُرجى الاتصال بشركة شينزين جريت سيراميك المحدودة (Great Ceramic)، التي تخصصت في سيراميك نيتريد البورون على مدار عشر سنوات، وتقدم حلولاً موثوقة في مجال السيراميك للمصانع والمؤسسات البحثية في جميع أنحاء العالم.