其實(shí)，片面的講這個(gè)陶瓷不受待見，是不正確的。

今天，讓我們一起來了解一下氧化鈹陶瓷。

什么是氧化鈹？

BeO晶體為纖鋅礦型結(jié)構(gòu)，單胞為立方晶系，具有很強(qiáng)的共價(jià)鍵。室溫下BeO以α-BeO相存在，是堿土金屬氧化物中唯一的六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)，其它堿土金屬氧化物（MgO，CaO，SrO，BaO等）則為NaCl型結(jié)構(gòu)。BeO晶體結(jié)構(gòu)中，每個(gè)Be原子與4個(gè)O原子形成四面體，或者每個(gè)O原子與4個(gè)Be原子形成四面體。

BeO的晶體結(jié)構(gòu)

a.六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)b.四方纖鋅礦結(jié)構(gòu)

氧化鈹陶瓷的卓越性能

陶瓷材料作為技術(shù)革命的新材料，早在十幾年前就引起了美國(guó)的關(guān)注。近年來，由于日本、美國(guó)、歐洲的競(jìng)相研究，陶瓷材料技術(shù)得到迅速發(fā)展。作為能適應(yīng)各種環(huán)境的新型結(jié)構(gòu)材料，陶瓷材料已步入了實(shí)用化階段。

氧化鈹陶瓷的性能可以分為熱性能、電性能、核性能、力學(xué)性能、化學(xué)性能等，在電子工業(yè)中，常用來考核氧化鈹陶瓷的性能有體積密度、氣密性、透液性、抗折強(qiáng)度、抗熱震性、線膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率、介電常數(shù)、體積電阻率、擊穿強(qiáng)度、以及耐酸、堿化學(xué)性能等12項(xiàng)。

BeO陶瓷材料的典型性能

BeO陶瓷的熱性能

在導(dǎo)體中，熱導(dǎo)率是自由電子起決定性作用，導(dǎo)體的熱導(dǎo)率一般數(shù)值很大，但絕緣性能差。而一般陶瓷的熱導(dǎo)率主要是靠原子、離子或分子的熱振動(dòng)，導(dǎo)熱能力差，但絕緣性好，只有像氧化鈹陶瓷這樣的材料是靠聲子來導(dǎo)熱，既能有高的熱導(dǎo)性，又能有高的絕緣性。BeO陶瓷的熱導(dǎo)率在目前所有實(shí)用的陶瓷材料中是最高的，是致密Al2O3的6倍-7倍以及MgO的3倍。純度為99%以上，致密度達(dá)99%以上的BeO陶瓷，其室溫下的熱導(dǎo)率可達(dá)310W/（m·K）。通常情況下，BeO陶瓷的熱導(dǎo)率主要取決于材料的純度和致密度，純度和致密度越高，其導(dǎo)熱性能越好。

BeO材料的熱導(dǎo)率隨溫度的變化關(guān)系模型

BeO陶瓷的電性能

氧化鈹陶瓷除了要求較高的熱導(dǎo)率外，優(yōu)良的電性能也是十分重要的。介電常數(shù)ε是衡量電介質(zhì)儲(chǔ)存電荷的能力，通常稱為電容率，是陶瓷的特征參數(shù)。介質(zhì)損耗角正切值tanδ是陶瓷在電磁場(chǎng)中的功率損耗的一部分，是關(guān)鍵性的特征參數(shù)，通過它可以判定陶瓷本身介質(zhì)損耗的大小，對(duì)氧化鈹陶瓷在電子器件中的應(yīng)用非常重要。ε和tanδ值受其化學(xué)成分、體積密度、顯微結(jié)構(gòu)以及頻率和溫度等因素的影響。對(duì)氧化鈹陶瓷，通常是：隨著頻率的提高，tanδ會(huì)增大，而ε變化不大。但有的情況是：隨著頻率的提高，ε值稍稍變大；或是：隨著頻率的提高，ε稍稍變小。

氧化鈹?shù)膹V泛應(yīng)用

在航空航天、電力電子、光電技術(shù)和核工業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。尤其是在需要高導(dǎo)熱的大功率器件及電路的應(yīng)用中，BeO陶瓷是首選材料。

大功率電子器件和集成電路

高的熱導(dǎo)率和低的介電常數(shù)是BeO陶瓷材料在電子技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用的重要原因。BeO陶瓷目前已用于高性能、高功率微波封裝件、高頻電子晶體管封裝、高電路密度的多片組件。

BeO陶瓷還廣泛用于寬帶大功率的電子真空器件中，如行波管的輸能窗、夾持桿和降壓收集極。低的介電常數(shù)和損耗有利于獲得很好的寬頻匹配特性，同時(shí)也可減少功率損失。

核反應(yīng)堆

核能的利用是解決當(dāng)代能源緊缺的重要途徑。利用核能技術(shù)，可以獲得巨大的能量，以供發(fā)電、供熱等。核反應(yīng)堆陶瓷材料是反應(yīng)堆使用的重要材料之一，在反應(yīng)堆和聚變堆中，陶瓷材料受到高能粒子和γ射線的輻照，因此，除了耐高溫、耐腐蝕外，陶瓷材料還需具備較好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。核燃料的中子反射劑、減速劑（慢化劑）通常采用BeO、B4C或石墨材料。

耐火材料

氧化鈹陶瓷作為耐火材料可用于加熱元件的耐火支持棒，保護(hù)屏蔽、爐襯、熱偶管以及陰極、熱子加熱基板和涂層等。

那為什么氧化鈹還會(huì)讓人聞之色變呢？

那是因?yàn)锽eO是一種毒性很大的物質(zhì)，在制造和使用過程中容易對(duì)人員安全和環(huán)境造成危害，已經(jīng)被列為致癌物質(zhì)，而且一些國(guó)家和組織對(duì)BeO材料的使用也提出了限制。氧化鈹陶瓷制作工藝過程中由于有氧化鈹粉塵和蒸汽的出現(xiàn)，屬一級(jí)高毒性。

為保護(hù)工人的身體健康，一方面在BeO陶瓷加工中必須做好自身防護(hù)，以及必須加裝能夠處理有毒物質(zhì)的裝備，以免污染環(huán)境；另一方面也迫切需要尋求或開發(fā)新的無毒陶瓷材料來替代。然而BeO的高熱導(dǎo)率和低損耗特性迄今為止是其他陶瓷材料不可比擬的，在追求更高性能及高價(jià)值的應(yīng)用中，仍在使用BeO陶瓷基片。

參考來源：

1.富樂華官網(wǎng)

2.陸琪等，陶瓷基板研究現(xiàn)狀及新進(jìn)展

3.趙世柯等，氧化鈹陶瓷材料的性能及應(yīng)用

4.方梅，氧化鈹基HFCVD金剛石薄膜及其熱性能的研究

5.李文芳等，氧化鈹陶瓷的應(yīng)用綜述

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/山林）

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