Language
Country/Area
No result found
Исследуйте три кристаллические формы нитрида бора: знаете ли вы их секреты?
Нитрид бора (BN) представляет собой высокотемпературное и химически стойкое соединение, состоящее из бора и азота. Его химическая формула – BN. Он имеет множество кристаллических форм, которые отличаются от структурно аналогичной углеродной решетки. Эта статья даст вам более глубокое понимание трех основных кристаллических форм нитрида бора: аморфного BN, гексагонального BN и кубического BN, а также их соответствующих свойств и применений.
История нитрида бора
Открытие нитрида бора можно отнести к 1842 году, когда Уильям Генри Балман, преподаватель химии Ливерпульского колледжа в Англии, впервые синтезировал нитрид бора путем реакции восстановления борной кислоты и древесного угля в присутствии цианида калия.
Структура и форма
Нитрид бора существует в различных формах, каждая из которых имеет различное расположение атомов бора и азота, что придает ему разные физические свойства. Давайте рассмотрим основные формы этих кристаллов.
Аморфная форма (a-BN)
Аморфная форма нитрида бора (a-BN) некристаллическая и не имеет атомной регулярности на больших расстояниях. Его свойства аналогичны аморфному углероду и он подходит для использования в некоторых особых ситуациях.
Шестиугольная форма (h-BN)
Гексагональный нитрид бора (h-BN) является наиболее стабильной и широко используемой кристаллической формой. Его слоистая структура аналогична графиту: атомы азота и бора между слоями соединены прочными ковалентными связями, а между собой слои взаимодействуют более слабыми силами Ван-дер-Ваальса.
Гексагональный монослой нитрида бора похож на графен, но его внешний вид белый и электроизолирующий, что делает его потенциально полезным в электронных устройствах.
Кубическая форма (c-BN)
Кубический нитрид бора (c-BN) имеет структуру, аналогичную алмазу. Хотя он менее стабилен, чем шестиугольный, он все же сохраняет свои свойства в условиях высоких температур и давления. Кубический нитрид бора широко используется в инструментах для обработки руды, поскольку он устойчив к окислению при высоких температурах.
Вильцитовая форма (w-BN)
Вильцитовая форма нитрида бора (w-BN) представляет собой редкую структуру, похожую на гомолог графита. Хотя текущие исследования по этому вопросу все еще ограничены, прогнозирование его потенциальной интенсивности делает его предметом исследований.
Физические свойства нитрида бора
Каждая кристаллическая форма нитрида бора имеет разные физические свойства. Например, твердость и проводимость гексагонального нитрида бора относительно высоки в его плоскости и сильно снижаются перпендикулярно плоскости.
Нитрид бора в кубической и вильцитовой формах демонстрирует более стабильные механические свойства во всех направлениях, что делает его более привлекательным для промышленности.
Термическая и химическая стабильность
Гексагональный нитрид бора чрезвычайно превосходен с точки зрения термической стабильности. Он выдерживает разложение на воздухе до 1000°С и даже до 2800°С в среде инертного газа. Кроме того, нитрид бора относительно устойчив к обычным кислотам, но растворим в некоторых щелочных расплавленных солях и нитридах.
Синтез и применение
Синтез нитрида бора в основном основан на реакциях конверсии и методах обработки под высоким давлением и высокой температурой. Борная кислота или оксид бора реагируют с аммиаком с образованием нитрида бора. Благодаря своим превосходным смазочным свойствам гексагональный нитрид бора широко используется и играет важную роль в смазочных материалах, керамике, электронных устройствах и других областях.
Кубический нитрид бора, с другой стороны, используется для изготовления инструментов и абразивов, особенно при обработке стали, и имеет другие преимущества, чем алмаз. Кроме того, аморфный нитрид бора постепенно находит применение в полупроводниковых приборах, особенно в МОП-транзисторах.
Заключение
Подводя итог, можно сказать, что нитрид бора имеет разнообразные кристаллические формы и проявляет свои особые свойства в различных промышленных применениях. Эти три основные кристаллические формы не только расширяют наше понимание нитрида бора, но и открывают новые возможности для новых шаблонов материаловедения в будущем. Итак, как эти уникальные материальные формы повлияют на будущее технологическое развитие?
