氮化硅陶瓷（Si3N4）是一種由硅和氮組成的共價鍵化合物，1857年被發現，到1955年，其作為陶瓷材料實現大規模生產。氮化硅不僅具有較高的力學性能，還具有良好的透波性能，導熱性能以及生物相容性能，是公認的綜合性能最優的陶瓷材料。下面為大家介紹氮化硅陶瓷的四大應用領域。
1、氮化硅陶瓷在機械領域的應用
氮化硅陶瓷在機械行業中用作閥門、管道、分級輪以及陶瓷刀具，最廣泛的用途是氮化硅陶瓷軸承球。
氮化硅陶瓷軸承球與鋼質球相比具有突出的優點：密度低、耐高溫、自潤滑、耐腐蝕，應用于高速機床電主軸高速軸承、航空航天發動機、風力發電機軸承、汽車發動機軸承等設備用軸承中。
陶瓷球作為高速旋轉體產生離心應力，氮化硅的低密度降低了高速旋轉體外圈上的離心應力。致密氮化硅陶瓷還表現出高耐斷裂韌性、高模量特性和自潤滑性，可以出色地抵抗多種磨損，承受可能導致其他陶瓷材料產生裂紋、變形或坍塌的惡劣環境。
2、氮化硅陶瓷在半導體領域的應用
除了優越的機械性能外，氮化硅陶瓷還表現出一系列優異的導熱性能，使其適用于要求苛刻的半導體領域。在集成電路領域，集成度和功率越來越大，對封裝芯片的基板抗彎強度、穩定性、散熱能力都提出了更高的要求。
氮化硅陶瓷基板具有更高的熱導率（商用產品的典型值在80?到 90 W/mK ），和氧化鋁基板或ZTA基板相比、擁有三倍以上的熱導率，熱膨脹系數（2.4ppm/K）較小，與半導體芯片（Si、SiC）接近，具有良好的熱匹配性。
此外，氮化硅陶瓷基板具有優異的機械性能，兼顧高彎曲強度和高斷裂韌度，和氧化鋁基板或氮化鋁基板相比，約有兩倍以上的抗彎強度，抗彎強度為600~850MPa，斷裂韌性為5~7MPa·m?，因此具有極高的耐冷熱沖擊性（極高可靠性），可將非常厚的銅金屬（厚度可達800μm）焊接到相對較薄的氮化硅陶瓷上。因此，載流能力較高，而且傳熱性也非常好。
由于氮化硅基板的優異性能，使其在軌道交通、風電、光伏、新能源汽車等的功率模塊（IGBT/SiC功率模塊）上具有良好的應用前景。
3、氮化硅陶瓷在生物陶瓷領域的應用
作為新一代生物陶瓷材料，氮化硅陶瓷除了具備陶瓷材料應有的優秀品質外，還具有良好的射線成像性能、抗感染性能、生物相容性能以及骨整合性能，在生物傳感器、脊柱、骨科、牙科等植入物方面得到廣泛應用。
圖??氮化硅陶瓷3D打印的脊柱椎間融合器，來源：Amedica
4、氮化硅陶瓷在透波材料領域的應用
氮化硅陶瓷及其復合材料具有的耐熱、透波、承載等優異性能，使其成為新一代研究的高性能透波材料之一。多孔氮化硅陶瓷由于引入氣孔而具有低密度、低熱導、優異的滲透蒸發性能以及對電磁波的良好透過性，此外還具有高比強、高比模量、高耐溫、抗氧化、耐磨損等特性，可作為一種陶瓷基透波材料被用來制作天線罩、天線窗。
氮化硅陶瓷材料的優異性能隨著制備工藝的改進得到充分發掘以及應用。8月29-31日，泰晟新材、國瓷金盛、艾森達、正天新材、江西創科、河北高富等氮化硅陶瓷材料及制品企業以及相關生產設備供應商將參加艾邦第五屆精密陶瓷暨IGBT產業鏈展覽會，帶來國產氮化硅的先進解決方案，歡迎各位行業朋友蒞臨參觀交流，地址：深圳國際會展中心8號館。
文章資料：
1.氮化硅陶瓷在四大領域的研究及應用進展，陳波等；
2.氮化硅粉體制備技術及粉體質量研究進展，向茂喬等；
3.自蔓延高溫合成氮化硅多孔陶瓷的研究進展，張葉等.
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原文始發于微信公眾號（艾邦陶瓷展）：氮化硅陶瓷的四大應用領域
