S-BN粉體的應(yīng)用及市場前景分析

摘 要：球形氮化硼（S-BN）是一種由氮化硼微米級(jí)單片組成的多晶球體。因其優(yōu)異的各向同性、比表面積小、導(dǎo)熱率高（可達(dá)300W/m？K）、介電常數(shù)低（3-4）、自潤滑性等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于塊體氮化硼陶瓷制備、導(dǎo)熱填料、潤滑油添加劑、脫模劑等諸多領(lǐng)域，市場潛力巨大。目前國內(nèi)該類市場90%以上被國外企業(yè)壟斷，國內(nèi)只有零星企業(yè)在開發(fā)該類產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞：球形氮化硼（S-BN）；快速散熱；高導(dǎo)熱；市場規(guī)模

1 引言

隨著5G高頻技術(shù)的發(fā)展，電力電子設(shè)備的飛速發(fā)展，各種設(shè)備加速向微型化、多功能化等方向靠攏，設(shè)備內(nèi)部集成度也隨之越來越高，單位體積產(chǎn)生了更多的熱量，造成設(shè)備內(nèi)部熱量積蓄嚴(yán)重，使得設(shè)備的工作安全隱患增大、使用壽命降低，嚴(yán)重影響了電力電子設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。為了保障器件正常運(yùn)轉(zhuǎn)，必須將產(chǎn)生多余的熱量散發(fā)出去，因此，如何實(shí)現(xiàn)有限空間內(nèi)的快速散熱是現(xiàn)如今電力電子設(shè)備發(fā)展的關(guān)鍵問題。

球形氮化硼（S-BN）是一種由氮化硼微米級(jí)單片組成的多晶球體。與片狀、管狀、層狀氮化硼相比，球形氮化硼不僅保持了氮化硼原有的優(yōu)良性能，如離子雜質(zhì)少、膨脹系數(shù)低、介電強(qiáng)度高，而且還具有顆粒流動(dòng)性好、比表面積高等優(yōu)良性能，能提高導(dǎo)熱的各向異性性能，球形氮化硼顆粒表面積較小，可使氮化硼在聚合物內(nèi)的添加量更高，進(jìn)而獲得更高的熱導(dǎo)率性能。

球形氮化硼（S-BN）粉體因其自身各向同性、比表面積小、導(dǎo)熱率高（可達(dá)300W/m·K）、介電常數(shù)低（3-4）、自潤滑性等特點(diǎn)而用途廣泛，可以用于塊體氮化硼陶瓷制備、導(dǎo)熱塑料用散熱填料、電子封裝所使用的熱界面材料（TIM）、印刷電路板（PCB）的散熱材料及固態(tài)LED等諸多領(lǐng)域，所以，球形氮化硼（S-BN）導(dǎo)熱材料的市場潛力巨大。

2 國內(nèi)外現(xiàn)狀分析

原始BN粉末及國內(nèi)市場上銷售的BN通常為片狀或不規(guī)則團(tuán)聚體，表面積低，氧碳雜質(zhì)含量高，結(jié)晶度差。球形氮化硼（S-BN）可以提供大的顆粒填充因子和特定區(qū)域，克服片層狀BN在聚合物中填充量小的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)高填充量、高導(dǎo)熱，目前國內(nèi)球形BN的形成機(jī)理尚不完善，制備工藝尚不成熟，國內(nèi)多數(shù)利用噴霧造粒制備成球形，限制了球形氮化硼在國防軍事及電子高科技等領(lǐng)域應(yīng)用。

目前國內(nèi)外球形氮化硼（S-BN）工藝主要有氣相反應(yīng)法：采用硼酸乙酯與氨氣在氬氣氛圍中反應(yīng)得到納米級(jí)別球形BN粉體；等離子反應(yīng)：Jonathan等人采用等離子體法，通過熔融氮化硼或者氮化硼前驅(qū)體方法，制得球形氮化硼顆粒，粒徑在1-1000μm之間；Yoshio Bando等人提出了三甲氧基硼烷（B（OMe）3）與氨水化學(xué)氣相沉積（CVD）反應(yīng)合成球形氮化硼（BN）納米粒子，粒徑約為30nm；圣戈班陶瓷及塑料股份有限公司采用約0.5～5wt%表面活性劑與約30wt%氮化硼粉體做成氮化硼漿料，進(jìn)行噴霧造粒，做成100μm左右的球形氮化硼顆粒?？傊?，S-BN粉體納米粒徑的主要采用氣相法合成，微米級(jí)別主要采用噴霧造粒法合成。

全球球形氮化硼（BN）的核心廠商包括Saint-Gobain、3M和Bestry Performance Materials等。前三大廠商占據(jù)了全球約62%的份額。歐洲是全球最大的S-BN生產(chǎn)地，占有約49%的份額，其次是北美和亞太地區(qū)，分別占有20%和16%的份額。亞太地區(qū)是最大的市場，占有約32%的份額，其次是北美和歐洲，分別占有約27%和23%的市場份額。就粒徑而言，粒徑大小在50-100μm的球形氮化硼是最大的細(xì)分，占有大約55%的份額，同時(shí)就應(yīng)用來說，熱界面材料是最大的下游領(lǐng)域，約占31%。

根據(jù)QYR（恒州博智）的統(tǒng)計(jì)及預(yù)測，2021年全球球形氮化硼市場銷售額達(dá)到了5211.31萬元，預(yù)計(jì)2028年將達(dá)到7139.18萬元，年復(fù)合增長率（CAGR）為4.6%（2022-2028）。地區(qū)層面來看，中國市場在過去幾年變化較快，2021年市場規(guī)模為426.08萬元，約占全球的30.38%，預(yù)計(jì)2028年將達(dá)到626.35萬元，屆時(shí)全球占比將達(dá)到31.86%。

目前國內(nèi)該類市場90%以上被國外企業(yè)（如圣戈班、邁圖等）壟斷；國內(nèi)只有零星企業(yè)在開發(fā)該類產(chǎn)品，但是技術(shù)水平跟國外巨頭差距甚遠(yuǎn)。國內(nèi)在開發(fā)用于塊體氮化硼陶瓷制備的球形氮化硼（S-BN）原料是空白；國內(nèi)只有少數(shù)企業(yè)生產(chǎn)導(dǎo)熱填料的S-BN材料；但是其抗壓強(qiáng)度、導(dǎo)熱性等指標(biāo)與國外有很大差距，比如導(dǎo)熱只能做到2.8-3.2W/m·K，國外企業(yè)最高能做到11-13W/m·K，因此國內(nèi)球形氮化硼只是在個(gè)別領(lǐng)域得到很少的實(shí)際應(yīng)用。

通過以上分析，可以得知當(dāng)前國內(nèi)外利用產(chǎn)業(yè)背景較好，我國發(fā)展氮化硼陶瓷產(chǎn)業(yè)政策及市場需求前景可觀，市場潛力較大，投資該項(xiàng)目有較強(qiáng)的市場可行性、經(jīng)濟(jì)效益可行性，不僅可以促進(jìn)我國新型氮化硼陶瓷產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，還可以有效滿足當(dāng)前市場需求。

3 結(jié)語

球形氮化硼（S-BN）用途廣泛，既可以用作塊體陶瓷制備，也可以用作電子行業(yè)的導(dǎo)熱填料，還可以應(yīng)用于環(huán)保吸附，有機(jī)添加劑等領(lǐng)域，比如油漆、潤滑油添加劑等等；其中導(dǎo)熱填料的市場規(guī)模每年在20-30億元，如產(chǎn)品按市場占有份額10%-20%計(jì)，可達(dá)到2-4億元，且每年遞增速度很快，經(jīng)濟(jì)效益顯著；球形氮化硼（S-BN）如果作為生產(chǎn)塊體BN陶瓷原料，可以搶占國際的高端BN陶瓷產(chǎn)品應(yīng)用市場，市場規(guī)模也可達(dá)億元計(jì)算；因此國內(nèi)球形氮化硼（S-BN）項(xiàng)目，可打破國外少數(shù)幾家企業(yè)對(duì)導(dǎo)熱球形氮化硼填料的壟斷，降低電子行業(yè)制造成本，可帶動(dòng)國內(nèi)陶瓷（氮化硼及助劑）材料發(fā)展及水平提升，有著積極的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益。

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Analysis of S-BN Application and Market Prospect

DUAN Wen-ting1、ZHANG Da-jun2、ZHANG Dong2、ZHOU Hai-li1、LIN Xian-feng1

（1.Jiangxi Industrial Ceramic Research amp; Design Institute Fine-Ceramics Co.，Ltd.， Jiangxi Pingxiang 337000

2.Shandong Industrial Ceramics Research amp; Design Institute Co.， Ltd， ShanDong ZiBo 255000）

Abstract： S-BN is a kind of Polycrystalline sphere composed of BN micron sized monolithic.On account of excellent isotropy，small specific surface area，high thermal conductivity，low dielectric constant and self-lubrication， is widely used in preparation of bulk BN ceramics，heat-conducting fillers，lubricant additives，release agent and so on，the market potential is tremendous.At present，over 90% of this kind of domestic market is monopolized by foreign enterprises，only sporadic domestic enterprises are developing such products.

Keywords： S-BN; Rapidly heat radiation; High thermal conductivity; Market size