Language
Country/Area
No result found
Esplora le tre forme cristalline del nitruro di boro: conosci i loro segreti?
Il nitruro di boro (BN) è un composto resistente alle alte temperature e agli agenti chimici composto da boro e azoto. La sua formula chimica è BN. Ha una varietà di forme cristalline che differiscono dal reticolo di carbonio strutturalmente simile. Questo articolo ti fornirà una comprensione approfondita delle tre principali forme cristalline del nitruro di boro: BN amorfo, BN esagonale e BN cubico, nonché delle rispettive proprietà e applicazioni.
La storia del nitruro di boro
La scoperta del nitruro di boro può essere fatta risalire al 1842, quando William Henry Balman, insegnante di chimica al Liverpool College in Inghilterra, sintetizzò per primo il nitruro di boro attraverso la reazione di riduzione dell'acido borico e del carbone in presenza di cianuro di potassio.
Struttura e forma
Il nitruro di boro esiste in una varietà di forme, ciascuna con una diversa disposizione degli atomi di boro e azoto, che gli conferisce proprietà fisiche diverse. Diamo un'occhiata alle principali forme di questi cristalli.
Forma amorfa (a-BN)
La forma amorfa del nitruro di boro (a-BN) non è cristallina e manca di qualsiasi regolarità atomica su lunghe distanze. Le sue proprietà sono simili al carbonio amorfo ed è adatto all'uso in alcune situazioni speciali.
Forma esagonale (h-BN)
Il nitruro di boro esagonale (h-BN) è la forma cristallina più stabile e ampiamente utilizzata. La sua struttura a strati è simile alla grafite, con atomi di azoto e boro tra gli strati collegati da forti legami covalenti, mentre gli strati interagiscono tra loro mediante forze di van der Waals più deboli.
Il monostrato esagonale di nitruro di boro è simile al grafene, ma il suo aspetto è bianco ed elettricamente isolante, il che lo rende potenzialmente utile nei dispositivi elettronici.
Forma cubica (c-BN)
Il nitruro di boro cubico (c-BN) ha una struttura simile al diamante. Sebbene sia meno stabile di quello esagonale, mantiene comunque le sue proprietà in ambienti ad alta temperatura e pressione. Il nitruro di boro cubico è ampiamente utilizzato negli strumenti per la lavorazione dei minerali perché resiste all'ossidazione alle alte temperature.
Forma Wiltzite (w-BN)
La forma wiltzite del nitruro di boro (w-BN) è una struttura rara simile agli omologhi della grafite. Sebbene la ricerca attuale su di esso sia ancora limitata, la sua potenziale previsione dell’intensità ne fa un focus di ricerca.
Proprietà fisiche del nitruro di boro
Le forme cristalline del nitruro di boro hanno ciascuna proprietà fisiche diverse. Ad esempio, la durezza e la conduttività del nitruro di boro esagonale sono relativamente elevate nel suo piano e notevolmente ridotte perpendicolarmente al piano.
Il nitruro di boro nelle sue forme cubica e wiltzite mostra proprietà meccaniche più costanti in tutte le direzioni, rendendolo più attraente per l'industria.
Stabilità termica e stabilità chimica
Il nitruro di boro esagonale è estremamente superiore in termini di stabilità termica. Può resistere alla decomposizione nell'aria fino a 1000 °C e anche fino a 2800 °C in un ambiente con gas inerte. Inoltre, il nitruro di boro è relativamente resistente agli acidi generali, ma è solubile in alcuni sali fusi alcalini e nitruri.
Sintesi e applicazione
La sintesi del nitruro di boro si basa principalmente su reazioni di conversione e metodi di trattamento ad alta pressione e temperatura. L'acido borico o l'ossido di boro reagiscono con l'ammoniaca per generare nitruro di boro. Grazie alle sue eccellenti proprietà lubrificanti, il nitruro di boro esagonale è stato ampiamente utilizzato e svolge un ruolo importante nei lubrificanti, nella ceramica, nei dispositivi elettronici e in altri campi.
Il nitruro di boro cubico, invece, viene utilizzato per realizzare utensili e abrasivi, soprattutto nella lavorazione dell'acciaio, e offre vantaggi diversi rispetto al diamante. Inoltre, il nitruro di boro amorfo sta gradualmente trovando applicazioni nei dispositivi a semiconduttore, in particolare nei MOSFET.
Conclusione
In sintesi, il nitruro di boro ha forme cristalline diversificate e mostra le sue proprietà speciali in diverse applicazioni industriali. Queste tre principali forme cristalline non solo migliorano la nostra comprensione del nitruro di boro, ma aprono anche nuove possibilità per nuovi modelli di scienza dei materiali in futuro. Quindi, in che modo queste forme materiali uniche influenzeranno il futuro sviluppo tecnologico?
