Νιτρίδιο βορίουείναι ένας κρύσταλλος που αποτελείται από άτομα αζώτου και βορίου. Η χημική σύνθεση είναι 43,6% βόριο και 56,4% άζωτο, με τέσσερις διαφορετικές παραλλαγές: HBN, RBN, CBN και WBN. Το CBN είναι συνήθως ένας μαύρος, καφέ ή σκούρο κόκκινος κρύσταλλος με δομή σφαιρίτη και καλή θερμική αγωγιμότητα. Η σκληρότητα είναι δεύτερη μετά το διαμάντι και είναι ένα υπερσκληρό υλικό που χρησιμοποιείται συνήθως ως υλικά εργαλείων και λειαντικά. Το BN είναι ανθεκτικό στη χημική προσβολή και δεν διαβρώνεται από ανόργανα οξέα και νερό. Ο δεσμός αζώτου του βορίου σπάει σε θερμό συμπυκνωμένο αλκάλιο. Η οξείδωση αρχίζει στον αέρα στους 1200 βαθμούς. Η αποσύνθεση ξεκινά περίπου στους 2700 βαθμούς στο κενό. Ελαφρώς διαλυτό στο καιόμενο οξύ, αδιάλυτο σε κρύο νερό, σχετική πυκνότητα 2,29. Η αντοχή σε θλίψη είναι 170Mpa. Η μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας είναι 900 μοίρες σε οξειδωτική ατμόσφαιρα και 2800 μοίρες σε ανενεργή αναγωγική ατμόσφαιρα, αλλά η απόδοση λίπανσης είναι κακή σε θερμοκρασία δωματίου. Οι περισσότερες ιδιότητες του BN είναι καλύτερες από τα υλικά άνθρακα. Για HBN: χαμηλός συντελεστής τριβής, καλή σταθερότητα σε υψηλές{{19} θερμοκρασίες, καλή αντίσταση θερμικών κραδασμών, υψηλή αντοχή, υψηλή θερμική αγωγιμότητα, χαμηλός συντελεστής διαστολής, υψηλή ειδική αντίσταση, αντίσταση στη διάβρωση, μετάδοση μικροκυμάτων ή υπέρυθρων.
|
Χημικός τύπος |
BN |
|
Ακριβής μάζα |
25 |
|
Μοριακό βάρος |
25 |
|
m/z |
25 (100.0%), 24 (24.8%) |
|
Στοιχειακή Ανάλυση |
B, 43.56; N, 56.44 |
|
|
|
|
Χαρακτηριστικά υλικού
Το CBN είναι συνήθως ένας μαύρος, καφέ ή σκούρο κόκκινος κρύσταλλος με δομή σφαιρίτη και καλή θερμική αγωγιμότητα. Η σκληρότητα δεύτερο μετά το διαμάντι, είναι ένα υπερσκληρό υλικό που χρησιμοποιείται συνήθως ως υλικό εργαλείου και λειαντικό.
Νιτρίδιο βορίουέχει χημική αντοχή και δεν διαβρώνεται από ανόργανα οξέα και νερό. Ο δεσμός αζώτου του βορίου σπάει σε θερμό συμπυκνωμένο αλκάλιο. Η οξείδωση αρχίζει στον αέρα πάνω από 1200 βαθμούς. Η αποσύνθεση ξεκινά περίπου στους 2700 βαθμούς υπό κενό. Ελαφρώς διαλυτό σε ζεστό οξύ, αδιάλυτο σε κρύο νερό, με σχετική πυκνότητα 2,29. Όταν βράζεται με νερό, η υδρόλυση είναι πολύ αργή, παράγοντας μικρή ποσότητα βορικού οξέος και αμμωνίας. Δεν αντιδρά με ασθενή οξέα και ισχυρές βάσεις σε θερμοκρασία δωματίου και είναι ελαφρώς διαλυτό σε θερμά οξέα. Μπορεί να αποσυντεθεί μόνο όταν υποβληθεί σε επεξεργασία με τηγμένο υδροξείδιο του καλίου και το χλώριο μπορεί να αντιδράσει μαζί του μόνο υπό συνθήκες ερυθρού καυτού.
Η αντοχή σε θλίψη είναι 170 MPa. Η μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας υπό οξειδωτική ατμόσφαιρα είναι 900 μοίρες, ενώ μπορεί να φτάσει τους 2800 βαθμούς υπό μη αντιδραστική αναγωγική ατμόσφαιρα, αλλά η απόδοση λίπανσης είναι κακή σε θερμοκρασία δωματίου. Οι περισσότερες ιδιότητες του BN είναι ανώτερες από τα υλικά άνθρακα. Για HBN: χαμηλός συντελεστής τριβής, καλή σταθερότητα υψηλής- θερμοκρασίας, καλή αντίσταση θερμικών κραδασμών, υψηλή αντοχή, υψηλή θερμική αγωγιμότητα, χαμηλός συντελεστής διαστολής, υψηλή ηλεκτρική αντίσταση, αντίσταση στη διάβρωση, διαφάνεια μικροκυμάτων ή υπέρυθρων.
Δομή υλικού
Το εξαγωνικό κρυσταλλικό σύστημα BN, συνηθέστερα πλέγμα γραφίτη, έχει επίσης άμορφες παραλλαγές. Εκτός από την εξαγωνική κρυσταλλική μορφή, το BN έχει και άλλες κρυσταλλικές μορφές, συμπεριλαμβανομένων των r-BN, c-BN και w-BN. Οι άνθρωποι έχουν ανακαλύψει ακόμη και-δισδιάστατους κρυστάλλους BN που μοιάζουν με λεπτό γραφίτη.
Τα κοινά παραγόμενανιτρίδιο του βορίουέχει μια δομή τύπου γραφίτη, κοινώς γνωστή ως λευκός γραφίτης. Ένας άλλος τύπος είναι ο τύπος διαμαντιού, ο οποίος είναι παρόμοιος με την αρχή της μετατροπής του γραφίτη σε διαμάντι. Ο γραφίτης τύπου BN μπορεί να μετατραπεί σε διαμάντι τύπου BN σε υψηλή θερμοκρασία (1800 βαθμοί ) και υψηλή πίεση (8000Mpa) [5-18GPa]. Είναι ένας νέος τύπος υπερσκληρού υλικού ανθεκτικού σε υψηλές θερμοκρασίες που χρησιμοποιείται για την κατασκευή τρυπανιών, εργαλείων λείανσης και εργαλείων κοπής.
Μέθοδος προετοιμασίας
Το 1957, ο Wentorf συνέθεσε για πρώτη φορά τεχνητά κυβικά BN. Όταν η θερμοκρασία πλησιάζει ή υπερβαίνει τους 1700 βαθμούς και η ελάχιστη πίεση είναι 11-12 GPa, το καθαρό HBN μετατρέπεται απευθείας σε CBN. Στη συνέχεια, ανακαλύφθηκε ότι η χρήση καταλυτών μπορεί να μειώσει σημαντικά τη θερμοκρασία και την πίεση μετάβασης. Οι συνήθως χρησιμοποιούμενοι καταλύτες περιλαμβάνουν μέταλλα αλκαλίων και αλκαλικών γαιών, νιτρίδια αλκαλίων και αλκαλικών γαιών, φθορονιτρίδια αλκαλικών γαιών, βορικά άλατα αμμωνίου και ανόργανα φθορίδια. Η θερμοκρασία και η πίεση που απαιτούνται για τη χρήση βορικού αμμωνίου ως καταλύτη είναι οι χαμηλότερες, με πίεση 5GPa στους 1500 βαθμούς και εύρος θερμοκρασίας 600-700 βαθμούς στα 6GPa. Από αυτό, μπορεί να φανεί ότι αν και η προσθήκη καταλυτών μπορεί να μειώσει σημαντικά τη θερμοκρασία και την πίεση μετασχηματισμού, η απαιτούμενη θερμοκρασία και πίεση εξακολουθούν να είναι σχετικά υψηλές. Ως εκ τούτου, ο εξοπλισμός για την παρασκευή του είναι πολύπλοκος, το κόστος υψηλό και η βιομηχανική του εφαρμογή περιορισμένη.
Το 1979, ο Sokolowski ετοίμασε με επιτυχία φιλμ CBN χρησιμοποιώντας τεχνολογία παλμικού πλάσματος σε χαμηλή θερμοκρασία και χαμηλή πίεση. Ο εξοπλισμός που χρησιμοποιείται είναι απλός και η διαδικασία είναι εύκολη στην εφαρμογή, γεγονός που έχει οδηγήσει σε ταχεία ανάπτυξη. Έχουν προκύψει πολλαπλές μέθοδοι εναπόθεσης ατμών. Παραδοσιακά, αναφέρεται κυρίως στη θερμοχημική εναπόθεση ατμών. Η πειραματική διάταξη αποτελείται γενικά από σωλήνες χαλαζία που είναι ανθεκτικοί στη θερμότητα-και συσκευές θέρμανσης. Το υπόστρωμα μπορεί να θερμανθεί είτε με φούρνο θέρμανσης (CVD θερμού τοίχου) είτε με επαγωγική θέρμανση υψηλής συχνότητας (CVD κρύου τοίχου). Το αέριο της αντίδρασης αποσυντίθεται στην επιφάνεια του υποστρώματος υψηλής θερμοκρασίας και υφίσταται μια χημική αντίδραση για την εναπόθεση ενός φιλμ. Το αέριο της αντίδρασης είναι ένα μείγμα BCl3 ή B2H6 και NH3.
Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί νερό ως μέσο αντίδρασης σε περιβάλλον αντίδρασης υψηλής-θερμοκρασίας και υψηλής-πίεσης μέσα σε αυτόκλειστο, επιτρέποντας τη διάλυση ουσιών που είναι συνήθως αδιάλυτες ή δύσκολα διαλυόμενες. Η αντίδραση μπορεί επίσης να υποστεί ανακρυστάλλωση. Η υδροθερμική τεχνολογία έχει δύο χαρακτηριστικά: πρώτον, έχει σχετικά χαμηλή θερμοκρασία και δεύτερον, πραγματοποιείται σε κλειστό δοχείο για να αποφευχθεί η εξάτμιση των συστατικών. Ως μέθοδος σύνθεσης χαμηλής-θερμοκρασίας και χαμηλής-πίεσης, χρησιμοποιείται για τη σύνθεση κυβικών BN σε χαμηλές θερμοκρασίες.
Ως μια πρόσφατα αναδυόμενη μέθοδος για τη σύνθεση νανοϋλικών χαμηλής- θερμοκρασίας, η θερμική σύνθεση βενζολίου έχει λάβει ευρεία προσοχή. Λόγω της σταθερής συζευγμένης δομής του, το βενζόλιο είναι ένας εξαιρετικός διαλύτης για διαλυτοθερμική σύνθεση και πρόσφατα αναπτύχθηκε με επιτυχία σε τεχνική θερμικής σύνθεσης βενζολίου, όπως φαίνεται στην εξίσωση αντίδρασης:
BCl3 + Li3N → BN + 3LiCl
Ή BBr3+Li3N → BN+3LiBr
Η θερμοκρασία αντίδρασης είναι μόνο 450 μοίρες και η τεχνολογία θερμικής σύνθεσης βενζολίου μπορεί να προετοιμάσει μια μετασταθερή φάση που μπορεί να υπάρξει μόνο υπό ακραίες συνθήκες και εξαιρετικά{1}}υψηλή πίεση σε σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες και πιέσεις. Αυτή η μέθοδος επιτρέπει την προετοιμασία του κυβικού σε χαμηλή{3}}θερμοκρασία και χαμηλήνιτρίδιο του βορίου. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος βρίσκεται ακόμα στο στάδιο της πειραματικής έρευνας και είναι μια συνθετική μέθοδος με μεγάλες δυνατότητες εφαρμογής.
Τεχνολογία αυτοδιάδοσης
Χρησιμοποιώντας εξωτερική ενέργεια για την πρόκληση χημικών αντιδράσεων υψηλής εξώθερμου χαρακτήρα, το σύστημα υφίσταται τοπικές αντιδράσεις για να σχηματίσει ένα μέτωπο χημικής αντίδρασης (κύμα καύσης). Η χημική αντίδραση προχωρά γρήγορα με την υποστήριξη της δικής της απελευθέρωσης θερμότητας και το κύμα καύσης εξαπλώνεται σε ολόκληρο το σύστημα. Αν και αυτή η μέθοδος είναι μια παραδοσιακή μέθοδος ανόργανης σύνθεσης, έχει αναφερθεί μόνο τα τελευταία χρόνια για τη σύνθεση της ΒΝ.
Τεχνολογία διασκορπισμού δέσμης ιόντων
Χρησιμοποιώντας την τεχνολογία εναπόθεσης διασκορπισμού δέσμης σωματιδίων, λαμβάνεται ένα μικτό προϊόν κυβικής ΒΝ και εξαγωνικής ΒΝ. Αν και αυτή η μέθοδος έχει λιγότερες ακαθαρσίες, η μορφολογία του προϊόντος είναι δύσκολο να ελεγχθεί λόγω της δυσκολίας στον έλεγχο των συνθηκών αντίδρασης. Υπάρχουν ακόμη μεγάλες δυνατότητες για την ανάπτυξη έρευνας σχετικά με αυτή τη μέθοδο.
Τεχνολογία θερμικής σύνθεσης άνθρακα
Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί βορικό οξύ ως πρώτη ύλη, άνθρακα ως αναγωγικό παράγοντα και αέριο αμμωνίας για το νιτρίδιο BN στην επιφάνεια του καρβιδίου του πυριτίου. Το προϊόν που προκύπτει έχει υψηλή καθαρότητα και μεγάλη αξία εφαρμογής για την παρασκευή σύνθετων υλικών.
Μέθοδος μείωσης που προκαλείται{0}}με λέιζερ
Χρησιμοποιώντας το λέιζερ ως εξωτερική πηγή ενέργειας για την πρόκληση αντιδράσεων οξειδοαναγωγής μεταξύ των προδρόμων αντιδράσεων και το συνδυασμό Β και Ν για τη δημιουργία ΒΝ, αλλά αυτή η μέθοδος παράγει επίσης μια μικτή φάση.
1. Μέσα απελευθέρωσης καλουπιών για τη διαμόρφωση μετάλλων και λιπαντικά για την έλξη μετάλλων.
2. Ειδικά ηλεκτρολυτικά και ανθεκτικά υλικά σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας.
3. Στερεά λιπαντικά υψηλής θερμοκρασίας, πρόσθετα εξώθησης-αντι φθοράς, πρόσθετα για την παραγωγή κεραμικών σύνθετων υλικών, πυρίμαχα υλικά και αντιοξειδωτικά πρόσθετα, ειδικά για εφαρμογές που αντέχουν στη διάβρωση λιωμένου μετάλλου, πρόσθετα θερμικής ενίσχυσης και μονωτικά υλικά ανθεκτικά σε υψηλές{{2} θερμοκρασίες.
4. Στεγανοποιητικά ξηραντικά για τρανζίστορ και πρόσθετα για πολυμερή όπως πλαστικές ρητίνες.
5. Πιέζονται σε διάφορα σχήματα προϊόντων BN, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως εξαρτήματα υψηλής-θερμοκρασίας, υψηλής-τάσης, μόνωσης και απαγωγής θερμότητας.
6. Υλικά θερμικής θωράκισης στην αεροδιαστημική.
7. Με τη συμμετοχή ενός καταλύτη, μπορεί να μετατραπεί σε κυβικό BN που είναι τόσο σκληρό όσο το διαμάντι μέσω επεξεργασίας υψηλής-θερμοκρασίας και υψηλής-πίεσης.
8. Δομικά υλικά ατομικών αντιδραστήρων.
9. Ακροφύσια αεριωθουμένων για κινητήρες αεροσκαφών και πυραύλων.
10. Μονωτήρες για ηλεκτρικά τόξα υψηλής-τάσης, υψηλής-συχνότητας και πλάσματος.
11. Υλικά συσκευασίας που αποτρέπουν την ακτινοβολία νετρονίων.
12. Ένα υπερσκληρό υλικό επεξεργασμένο από BN, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή-εργαλείων κοπής υψηλής ταχύτητας και τρυπανιών για γεωλογικές έρευνες και γεωτρήσεις πετρελαίου.
Όχι μόνο παραδοσιακή εταιρεία Cyber & Μετανάστευσης
13. Διαχωριστικοί δακτύλιοι που χρησιμοποιούνται στη μεταλλουργία για συνεχή χυτό χάλυβα, σχισμές ροής για άμορφο σίδηρο και μέσα απελευθέρωσης για συνεχές χυτό αλουμίνιο (διάφοροι παράγοντες απελευθέρωσης οπτικού γυαλιού).
14. Κατασκευάστε σκάφη εξάτμισης για διάφορες επιμετάλλωση μεμβράνης πυκνωτών αλουμινίου, επιμετάλλωση καθοδικού σωλήνα αλουμινίου, επίστρωση αλουμινίου οθόνης κ.λπ.
15. Διάφορες φρέσκες-σακούλες συσκευασίας με αλουμίνιο, κ.λπ.
16. Διάφορα επιμετάλλωση αλουμινίου κατά της παραχάραξης λέιζερ-, υλικά εμπορικής σήμανσης θερμής σφράγισης, διάφορες ετικέτες τσιγάρων, ετικέτες μπύρας, κουτιά συσκευασίας, επιμετάλλωση κουτιών συσκευασίας τσιγάρων και ούτω καθεξής.
17. Τα καλλυντικά χρησιμοποιούνται ως πληρωτικά για κραγιόν, τα οποία είναι μη-τοξικά, λιπαντικά και γυαλιστερά.
Νιτρίδιο βορίουπαρουσιάστηκε πριν από περισσότερα από 100 χρόνια, με την πρώτη του εφαρμογή να είναι το εξαγωνικό BN ως λιπαντικό υψηλής- θερμοκρασίας. Η δομή και οι ιδιότητές του μοιάζουν πολύ με τον γραφίτη, και είναι επίσης καθαρό λευκό, γι' αυτό και είναι κοινώς γνωστός ως "λευκός γραφίτης".
Τα κεραμικά BN ανακαλύφθηκαν ήδη από το 1842. Εκτεταμένη έρευνα για τα υλικά BN έχει διεξαχθεί στο εξωτερικό από τον Β' Παγκόσμιο Πόλεμο και μόλις το 1955 αναπτύχθηκε η μέθοδος θερμής έκθλιψης BN. Η American Diamond Company και η United Carbon Company ήταν οι πρώτες που μπήκαν στην παραγωγή, παράγοντας πάνω από 10 τόνους μέχρι το 1960.
Το 1957, η RH Wentrof ήταν η πρώτη που ανέπτυξε με επιτυχία το CBN. Το 1969, η General Electric το πούλησε ως Borazon και το 1973, οι Ηνωμένες Πολιτείες ανακοίνωσαν την παραγωγή εργαλείων κοπής CBN.
Το 1975, η Ιαπωνία εισήγαγε τεχνολογία από τις Ηνωμένες Πολιτείες και ετοίμασε επίσης εργαλεία κοπής CBN.
Το 1979, η τεχνολογία παλμικού πλάσματος χρησιμοποιήθηκε με επιτυχία για πρώτη φορά για την παρασκευή συμπτυσσόμενων λεπτών μεμβρανών c-BN σε χαμηλή θερμοκρασία και χαμηλή πίεση.
Στα τέλη της δεκαετίας του 1990, οι άνθρωποι μπορούσαν να παρασκευάσουν λεπτές μεμβράνες c-BN χρησιμοποιώντας διάφορες μεθόδους φυσικής εναπόθεσης ατμού (PVD) και χημικής εναπόθεσης ατμού (CVD).
Από εγχώρια σκοπιά στην Κίνα, η ανάπτυξη έχει σημειώσει ταχεία πρόοδο. Η έρευνα για τη σκόνη BN ξεκίνησε το 1963, αναπτύχθηκε με επιτυχία το 1966 και τέθηκε σε παραγωγή και εφαρμόστηκε στη βιομηχανία της Κίνας και στην τεχνολογία αιχμής-το 1967.
Όλα όσα πρέπει να γνωρίζετε
Σε τι χρησιμοποιείται το νιτρίδιο του βορίου;
Τα προϊόντα νιτριδίου του βορίου χρησιμοποιούνται ευρέως σε βιομηχανίες όπως: παραγωγή χάλυβα και χυτηρίου. Κατασκευή κλιβάνων υψηλής-θερμοκρασίας. Βιομηχανίες μικροηλεκτρονικής και ημιαγωγών.
Είναι το νιτρίδιο του βορίου καλό για το δέρμα;
Ως συνθετικό προϊόν,είναι χημικά σταθερό και είναι γνωστό ότι είναι ασφαλές και απαλό για το δέρμα. Λόγω μιας αυστηρά ελεγχόμενης διαδικασίας παραγωγής, το Tokuyama h-BN είναι εξαιρετικά καθαρό, με πολύ λίγο διαλυτό βόριο. Συμμόρφωση με τα ιαπωνικά πρότυπα του 2021 οιονεί-συστατικών φαρμάκων.
Είναι ασφαλή τα τρόφιμα με το νιτρίδιο του βορίου;
Το Νιτρίδιο του βορίου είναι μια πραγματική και υγιεινή εναλλακτική λύση (πιστοποίηση NSF για ασφαλή επαφή με τρόφιμα) έναντι του PTFE ή του τεφλόν, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί και ως πληρωτικό σε πολυμερή λόγω των εξαιρετικών λιπαντικών του ιδιοτήτων.
Είναι το νιτρίδιο του βορίου ισχυρότερο από το διαμάντι;
Έχει αναφερθεί ότι είναι18%ισχυρότερο από το διαμάντι. Εκτός εάν αναφέρεται διαφορετικά, δίνονται δεδομένα για υλικά στην τυπική τους κατάσταση (στους 25 βαθμούς [77 βαθμούς F], 100 kPa). Λόγω της εξαιρετικής θερμικής και χημικής σταθερότητας, τα κεραμικά νιτριδίου του βορίου χρησιμοποιούνται σε εξοπλισμό υψηλής θερμοκρασίας και χύτευση μετάλλων.
Δημοφιλείς Ετικέτες: σκόνη νιτριδίου βορίου cas 10043-11-5, προμηθευτές, κατασκευαστές, εργοστάσιο, χονδρική, αγορά, τιμή, χύμα, προς πώληση