Нитрид бора — бинарное соединение бора и азота. Химическая формула: BN. Кристаллический нитрид бора изоэлектронен углероду и, подобно ему, существует в нескольких полиморфных модификациях.
Полиморфные модификации
-
α-BN, гексагональный
-
α-BN, гексагональный
-
β-BN, структура типа сфалерита
-
w-BN, структура типа вюрцита
Известны следующие полиморфные модификации нитрида бора:
- гексагональная (α) — h-BN, (белый графит — белый, похожий на тальк порошок, имеет гексагональную, графитоподобную кристаллическую структуру, температура плавления 3000 °C, полупроводник, применяется в качестве твёрдой высокотемпературной смазки);
- кубическая (β) типа сфалерита, подобная алмазу: эльбор (боразон, кубонит, кингсонгит[1][2], плотность боразона 3,51 г/см³.);
- плотная гексагональная (w), типа вюрцита, подобная лонсдейлиту.
Нитрид бора также может существовать в виде разнообразных аморфных модификаций, а также гексагональных нанотрубок и монослоёв.
Физические свойства
Теплопроводность гексагональной формы при нормальных условиях достигает 400 Вт/(м·К) для определённого направления в кристалле хорошего качества[3], хотя она гораздо меньше для других направлений в кристалле и для порошков и отличается для других форм BN. Хорошо диспергируется в расплавах и пастообразных композициях. Твёрдость β-формы по Моосу равна 9,5.
Химические свойства
Нитрид бора не окисляется кислородом до ~700 °C, разрушается в горячих растворах щелочей с выделением аммиака. Со фтороводородом образует NH4[BF4], со фтором — BF3 и N2.
Нетоксичен.
Получение
Нитрид бора получают реакцией оксида бора B2O3 с аммиаком NH3 при температуре ~2000 °C, плазмохимически, когда в струю азотной плазмы при 5000—6100 К подаётся аморфный бор, а также при пиролизе при 1300—2300 К смеси летучих соединений азота и бора.
Применение
Эльбор применяется как высококачественный абразивный материал, по многим параметрам превосходящий алмаз: например, он не растворяется в железе при нагревании, что позволяет использовать его для высокопродуктивной обработки стали. Продукция с покрытием из нитрида бора востребована для черновой и финишной обработки деталей в первую очередь в таких отраслях как тяжелое машиностроение, автомобилестроение, добывающая промышленность, строительство.
Также может применяться в качестве наполнителя, улучшающего теплопроводность, способного работать без смазки, в электроизоляционных материалах, в частности, в изоляции электрических машин[4].
Нитрид бора с гексагональной решёткой (hBN) — перспективный материал для создания оптических микроскопов повышенного разрешения. Поляритоны, образующиеся на поверхности кристалла, сконструированного из чистого на 99 % изотопа бора, позволяют многократно понизить дифракционный предел и достичь разрешений порядка десятков и даже единиц нанометров[5].
Нанотрубки из нитрида бора – перспективный материал для создания литийсерных аккумуляторов. Они позволяют повысить надёжность работы и стабильность батарей, в ином случае страдающих от быстрого разрушения при циклах зарядки и разрядки[6].
Мишень из нитрида бора используется в перспективных установках для иницированных лазером ядерных реакций.
Примечания
- ↑ Новый минерал: Кубонит из недр Земли (рус.). Популярная механика (3 августа 2013). — «Международная минералогическая ассоциация (IMA) на прошедшей неделе официально подтвердила открытие, сделанное международной группой учёных ещё в 2009 году: существует природная кубическая модификация нитрида бора, получившая название «кингсонгит» (qingsongite).» Дата обращения: 4 августа 2013. Архивировано 5 августа 2013 года.
- ↑ Iqbal Pittalwala. International Research Team Discovers New Mineral (англ.). University of California (2 августа 2013). — «Geologists at the University of California, Riverside have discovered a new mineral, cubic boron nitride, which they have named “qingsongite.” The discovery, made in 2009, was officially approved this week by the International Mineralogical Association.» Дата обращения: 4 августа 2013. Архивировано 13 августа 2013 года.
- ↑ Insun Jo, Michael Thompson Pettes, Jaehyun Kim, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Zhen Yao, and Li Shi. Thermal Conductivity and Phonon Transport in Suspended Few- Layer Hexagonal Boron Nitride // Nano Lett. — 2013. — Vol. 13. — P. 550−554. — doi:10.1021/nl304060g. arXiv:1302.1890.
- ↑ ЭБ СПбГПУ — Безбородов, Андрей Андреевич. Влияние мелкодисперсных наполнителей на теплофизические и электрически (неопр.). Дата обращения: 5 мая 2020. Архивировано 24 февраля 2020 года.
- ↑ Гиперлинзы дадут возможность рассмотреть даже живые вирусы // онлайн-журнал x32 (13 декабря 2017) (недоступная ссылка)
- ↑ Австралийский стартап поможет крупным производителям наладить выпуск перспективных литийсерных аккумуляторов // 3DNews Daily Digital Digest (28 сентября 2021) (неопр.). Дата обращения: 28 сентября 2021. Архивировано 28 сентября 2021 года.
Литература
- Кнунянц И. Л. и др. т.1 А-Дарзана // Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — 623 с. — 100 000 экз.
- Берлин А. А. Полимерные Композиционные Материалы: свойства, структура, технологии. — Спб.: Профессия, 2008. — 560 с.
- Дигонский С. В. Газофазные процессы синтеза и спекания тугоплавких веществ. — Москва, ГЕОС, 2013 г, 462 с.
Ссылки
 Ссылки на внешние ресурсы |
|---|
| |
|---|
| В библиографических каталогах | |
|---|
-side-3D-balls.png)
-top-3D-balls.png)
-3D-balls.png)
-3D-balls.png)
