Language
Country/Area
No result found
Explore las tres formas cristalinas de nitruro de boro: ¿conoce sus secretos?
El nitruro de boro (BN) es un compuesto resistente a altas temperaturas y químicos compuesto de boro y nitrógeno. Su fórmula química es BN. Tiene una variedad de formas cristalinas que difieren de la red de carbono estructuralmente similar. Este artículo le brindará una comprensión profunda de las tres formas principales de cristales de nitruro de boro: BN amorfo, BN hexagonal y BN cúbico, así como sus respectivas propiedades y aplicaciones.
La historia del nitruro de boro
El descubrimiento del nitruro de boro se remonta a 1842, cuando William Henry Balman, profesor de química del Liverpool College en Inglaterra, sintetizó por primera vez nitruro de boro mediante la reacción de reducción de ácido bórico y carbón vegetal en presencia de cianuro de potasio.
Estructura y forma
El nitruro de boro existe en una variedad de formas, cada una con una disposición diferente de los átomos de boro y nitrógeno, lo que le confiere diferentes propiedades físicas. Veamos las formas principales de estos cristales.
Forma amorfa (a-BN)
La forma amorfa del nitruro de boro (a-BN) no es cristalina y carece de regularidad atómica en largas distancias. Sus propiedades son similares a las del carbono amorfo y es adecuado para su uso en algunas situaciones especiales.
Forma hexagonal (h-BN)
El nitruro de boro hexagonal (h-BN) es la forma cristalina más estable y más utilizada. Su estructura en capas es similar a la del grafito, con átomos de nitrógeno y boro entre las capas conectados por fuertes enlaces covalentes, mientras que las capas interactúan entre sí mediante fuerzas de van der Waals más débiles.
La monocapa hexagonal de nitruro de boro es similar al grafeno, pero su apariencia es blanca y aislante eléctricamente, lo que la hace potencialmente útil en dispositivos electrónicos.
Forma cúbica (c-BN)
El nitruro de boro cúbico (c-BN) tiene una estructura similar al diamante. Aunque es menos estable que el hexagonal, aún mantiene sus propiedades en ambientes de alta temperatura y presión. El nitruro de boro cúbico se usa ampliamente en herramientas de procesamiento de minerales porque resiste la oxidación a altas temperaturas.
Forma wiltzita (w-BN)
La forma wiltzita del nitruro de boro (w-BN) es una estructura rara similar a los homólogos del grafito. Aunque la investigación actual al respecto todavía es limitada, su predicción de intensidad potencial lo convierte en un foco de investigación.
Propiedades físicas del nitruro de boro
Cada una de las formas cristalinas del nitruro de boro tiene propiedades físicas diferentes. Por ejemplo, la dureza y conductividad del nitruro de boro hexagonal son relativamente altas en su plano y muy reducidas perpendicularmente al plano.
El nitruro de boro en sus formas cúbica y wiltzita exhibe propiedades mecánicas más consistentes en todas las direcciones, lo que lo hace más atractivo para la industria.
Estabilidad térmica y estabilidad química
El nitruro de boro hexagonal es extremadamente superior en términos de estabilidad térmica. Puede resistir la descomposición en el aire hasta 1000 °C e incluso hasta 2800 °C en un entorno de gas inerte. Además, el nitruro de boro es relativamente resistente a los ácidos generales, pero es soluble en ciertas sales alcalinas fundidas y nitruros.
Síntesis y Aplicación
La síntesis de nitruro de boro se basa principalmente en reacciones de conversión y métodos de tratamiento a alta presión y alta temperatura. El ácido bórico o el óxido de boro reaccionan con el amoníaco para generar nitruro de boro. Debido a sus excelentes propiedades lubricantes, el nitruro de boro hexagonal se ha utilizado ampliamente y desempeña un papel importante en lubricantes, cerámicas, dispositivos electrónicos y otros campos.
El nitruro de boro cúbico, por otro lado, se utiliza para fabricar herramientas y abrasivos, especialmente cuando se mecaniza acero, y ofrece diferentes ventajas que el diamante. Además, el nitruro de boro amorfo está encontrando gradualmente aplicaciones en dispositivos semiconductores, especialmente en MOSFET.
Conclusión
En resumen, el nitruro de boro tiene formas cristalinas diversificadas y exhibe sus propias propiedades especiales en diferentes aplicaciones industriales. Estas tres formas cristalinas principales no sólo mejoran nuestra comprensión del nitruro de boro, sino que también abren nuevas posibilidades para nuevas plantillas de ciencia de materiales en el futuro. Entonces, ¿cómo afectarán estas formas materiales únicas al desarrollo tecnológico futuro?
