Language
Country/Area
No result found
استكشف الأشكال البلورية الثلاثة لنتريد البورون: هل تعرف أسرارها؟
نيتريد البورون (BN) هو مركب مقاوم للحرارة العالية والمواد الكيميائية ويتكون من البورون والنيتروجين، وصيغته الكيميائية هي BN. لديها مجموعة متنوعة من الأشكال البلورية التي تختلف عن الشبكة الكربونية المشابهة من الناحية الهيكلية. ستمنحك هذه المقالة فهمًا متعمقًا للأشكال الثلاثة الرئيسية لبلورات نيتريد البورون: BN غير المتبلور، وBN السداسي، وBN المكعب، بالإضافة إلى خصائصها وتطبيقاتها.
تاريخ نيتريد البورون
يمكن إرجاع اكتشاف نيتريد البورون إلى عام 1842، عندما قام ويليام هنري بالمان، مدرس الكيمياء في كلية ليفربول في إنجلترا، بتصنيع نيتريد البورون لأول مرة من خلال تفاعل اختزال حمض البوريك والفحم في وجود سيانيد البوتاسيوم.
البنية والشكل
توجد نيتريد البورون في أشكال متنوعة، ولكل منها ترتيب مختلف لذرات البورون والنيتروجين، مما يمنحه خصائص فيزيائية مختلفة. دعونا نلقي نظرة على الأشكال الرئيسية لهذه البلورات.
شكل غير متبلور (a-BN)
الشكل غير المتبلور من نيتريد البورون (a-BN) غير بلوري ويفتقر إلى أي انتظام ذري على مسافات طويلة. خصائصه تشبه الكربون غير المتبلور ومناسب للاستخدام في بعض الحالات الخاصة.
شكل سداسي (h-BN)
إن نيتريد البورون السداسي (h-BN) هو الشكل البلوري الأكثر استقرارًا والأكثر استخدامًا. يشبه هيكلها الطبقي الجرافيت، حيث ترتبط ذرات النيتروجين والبورون بين الطبقات بروابط تساهمية قوية، بينما تتفاعل الطبقات مع بعضها البعض بواسطة قوى فان دير فال الأضعف.
تشبه الطبقة الأحادية من نيتريد البورون السداسية الجرافين، ولكن مظهرها أبيض وعازل للكهرباء، مما يجعلها مفيدة في الأجهزة الإلكترونية.
الشكل المكعب (c-BN)
يحتوي نيتريد البورون المكعب (c-BN) على بنية مشابهة للألماس. وعلى الرغم من أنها أقل استقرارًا من السداسية، إلا أنها لا تزال تحتفظ بخصائصها تحت بيئات الحرارة والضغط المرتفعة. يستخدم نيتريد البورون المكعب على نطاق واسع في أدوات معالجة الخام لأنه يقاوم الأكسدة في درجات حرارة عالية.
شكل ويلتزيت (w-BN)
إن شكل الويلتزايت من نيتريد البورون (w-BN) عبارة عن بنية نادرة تشبه تماثل الجرافيت. على الرغم من أن الأبحاث الحالية حوله لا تزال محدودة، إلا أن التنبؤ بشدته المحتملة يجعله محورًا للبحث.
الخصائص الفيزيائية لنتريد البورون
لكل من الأشكال البلورية لنتريد البورون خصائص فيزيائية مختلفة. على سبيل المثال، تكون صلابة وموصلية نيتريد البورون السداسي مرتفعة نسبيًا في مستواها وتنخفض بشكل كبير عموديًا على المستوى.
يُظهر نيتريد البورون في صورته المكعبة والويلتزيت خواص ميكانيكية أكثر اتساقًا في جميع الاتجاهات، مما يجعله أكثر جاذبية للصناعة.
الثبات الحراري والثبات الكيميائي
يعتبر نيتريد البورون السداسي متفوقًا للغاية من حيث الثبات الحراري. يمكنه تحمل التحلل في الهواء حتى 1000 درجة مئوية وحتى 2800 درجة مئوية في بيئة غاز خامل. بالإضافة إلى ذلك، فإن نيتريد البورون مقاوم نسبيًا للأحماض العامة، ولكنه قابل للذوبان في بعض الأملاح القلوية المنصهرة والنتريدات.
التوليف والتطبيق
يعتمد تصنيع نيتريد البورون بشكل أساسي على تفاعلات التحويل وطرق المعالجة بالضغط العالي ودرجة الحرارة العالية ويتفاعل حمض البوريك أو أكسيد البورون مع الأمونيا لتوليد نيتريد البورون. نظرًا لخصائص التشحيم الممتازة، فقد تم استخدام نيتريد البورون السداسي على نطاق واسع ويلعب دورًا مهمًا في مواد التشحيم والسيراميك والأجهزة الإلكترونية وغيرها من المجالات.
من ناحية أخرى، يتم استخدام نيتريد البورون المكعب في صناعة الأدوات والمواد الكاشطة، خاصة عند تصنيع الفولاذ، وله مزايا مختلفة عن الماس. بالإضافة إلى ذلك، تجد نيتريد البورون غير المتبلور تطبيقات تدريجية في أجهزة أشباه الموصلات، خاصة في الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET).
الاستنتاج
باختصار، نيتريد البورون له أشكال بلورية متنوعة ويظهر خصائصه الخاصة في التطبيقات الصناعية المختلفة. هذه الأشكال البلورية الثلاثة الرئيسية لا تعزز فهمنا لنتريد البورون فحسب، بل تفتح أيضًا إمكانيات جديدة لقوالب علم المواد الجديدة في المستقبل. إذًا، كيف ستؤثر هذه الأشكال المادية الفريدة على التطور التكنولوجي المستقبلي؟
