Bornitrid

Das Bornitrid ist ein binäres chemische Verbindung, die aus Bor und Stickstoff in den gleichen Anteilen gebildet wird. Die empirische Formel ist daher BN. Bornitrid ist isoelektronisch mit Bezug auf elementaren Kohlenstoff-Formen, und es gibt Isomorphien zwischen den beiden Spezies. Das Bornitrid besitzt drei polymorphen Formen; ähnlich wie ein Diamant, ein ähnlich zu Graphit und verschiedene Arten ähnlich wie Fullerene. Die allotrope Form von Bornitrid, Diamant-like, wie Borazon genannt, ist eines der härtesten bekannten Materialien, 9,5 bis 10 mit einer Härte nach Mohs.

Polymorphismen

Das Bornitrid kann verwendet werden, um Kristalle extrem harten, nur von Diamant, und die Ähnlichkeit seiner Struktur mit dem Diamant macht es für andere Zwecke nützlich. Wie Diamant, Bornitrid, wirkt als ein elektrischer Isolator ist, ist jedoch eine ausgezeichnete Wärmeleiter.

Wie Kohle, Bornitrid Polymorph hat eine Struktur und Glanz ähnlich zu Graphit. Diese Form von Bornitrid fusionierter hexagonal Blattlagen, wie Graphit besteht. Diese Blätter, anders als Graphit, in Überdeckung sind: das heißt, die Schichten direkt übereinander und eines Beobachters, hinabsah würde nur die obere zu sehen. Die polaren Bindungen BN mit der Bewegung von Elektronen stören dann diese Form von Bornitrid ist kein elektrischer Leiter.

Die Nanoröhren von Bornitrid kann als die des Kohlen konstruiert werden.

Kubisches Bornitrid

Der Diamant - wie die allotrope Bornitrid, kubisches Bornitrid bekannt, c-BN, β-BN oder z-BN - wird allgemein als Schleifmittel in der Industrie verwendet. Sein Nutzen liegt all'insolubilità Eisen, Nickel und Legierungen bei hohen Temperaturen. Wie Diamant, eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzt, wegen Phonon; Dies ist ein Unterschied gegenüber Metallen, bei dem die Mediator Elektronen sind. In Kontakt mit Sauerstoff bei hohen Temperaturen, die BN bilden eine Schicht der Passivität Boroxid.

Viele sind bekannte Handelsprodukte, wie Borazon und Elbor oder Cubonite.

Eine Änderung des Kristalls Bornitrid ist der w-BN, die den hexagonalen Phasenstruktur Wurtzit überschreitet. Es ist bei hohen Temperaturen gebildet.

Das polykristalline c-BN ist in Schutzkleidung eingesetzt. Es überlegen ist Diamant in Anwendungen, die hohen Temperaturen in einer oxidierenden Umgebung und in Kontakt mit Eisen oder Legierungen erforderlich. Die Schleifmittel c-BN werden auch verwendet, um den Stahl zu arbeiten, während der Diamant für Aluminiumlegierungen, Keramik und Stein, bevorzugt.

Bornitrid geht auch mit Metallen aufgrund der Bildung von metallischen Zwischenschichten in Borate oder Nitride. Materialien mit Bornitrid kubische Kristalle werden häufig in den Spitzen der Schneidwerkzeuge verwendet. Sie können auch verwendet werden, Keramikbindemittel.

Für Schleifanwendungen und für leichte Anwendungen verwendet weniger beständigen Materialien, wie Harzen, poröse Keramiken und Metalle sind nicht beständig.

Das kubische Bornitrid synthetisches Öl kann als Isolator als Wärmespeicher verwendet werden.

Das kubische Bornitrid wird durch Behandlung des hexagonalen Nitrid hohem Druck und Temperatur, wie für den synthetischen Diamanten aus Graphit erhalten. Bei 18 GPa bei Temperaturen zwischen 1730 und 3230 ° C, unter Zusatz geringer Mengen an Boroxid kann der Druck auf 4-7 GPa und die Temperatur auf 1500 ° C erforderlich, senken die direkte Umwandlung von kubischen in die hexagonale Nitrid auftritt In der Industrie wird die Umwandlung unter Verwendung Kristalle erhalten; Die Katalysatormaterialien Änderung in Abhängigkeit von der industriellen Prozess, zum Beispiel. Lithium, Kalium oder Magnesium, deren Nitride, deren Fluoride, Wasser mit Strukturen Ammonium oder Hydrazin. Anderen industriellen Verfahren verwenden Kristalle, die in Temperaturgradienten gezüchtet werden, oder Gradienten in Sprengstoffen. Die Methode "Schockwelle" wird verwendet, um Materialien genannt eterodiamanti, extra hart produzieren eine Verbindung von Bor, Kohlenstoff und Stickstoff.

Die Ablagerung bei niedrigen Drücken von kleinen Schichten aus kubischem Bornitrid ist möglich, jedoch ist eine Ausnahme. Zum selektiven Ätzen der während der chemischen Ablagerung der Dämpfe abgeschieden hexagonale Phase, unter Verwendung von Bortrifluorid. Sie werden auch verwendet Ionenstrahlabscheidung, plasmaunterstützte CVD-Ablagerung unter Verwendung von Lasern, reaktives Sputtern oder andere Verfahren der physikalischen Dampfabscheidung.

Die Bandlücke des kubischen BN beträgt 6,2 eV, ähnlich der von Diamant ist. Wie Diamant, kann kubisches Bornitrid Eigenschaften von Halbleitermaterial hergestellt werden. Beryllium als Halbleiter des p-Typ-Dotierung, Schwefel oder Silizium verwendet werden erzeugen einen p-Typ-Halbleiter. Die resultierenden Dioden kann bis zu 600 ° C eingesetzt werden und die LED der Bornitrid im Ultraviolettbereich arbeiten.

Hexagonalem Bornitrid

Die allotrope ähnlich zu Graphit, wie hexagonales Bornitrid, h-BN, α-BN oder g-BN, bekannt und genannte weiße Graphit, ist nützlich als ein Schmiermittel, bei niedrigen oder hohen Temperaturen und in Situationen, in denen die elektrische Leitfähigkeit oder die chemische Reaktivität von Graphit kann problematisch sein. Wenn der Mechanismus Schmiermittel enthält keine Wassermoleküle in ihren Schichten können Gleitmittel Bornitrid auch im Vakuum verwendet werden, beispielsweise im Raum.

Wegen der starken Elektronegativität der Stickstoffatome, die Elektronen in der Form von Graphit sind eine ungeordnete Systems sind um den selben Stickstoffatom konzentriert, von dem leitenden Band herausgenommen wird, so ohne eine Rolle bei der elektrischen Leitung oder durch sichtbares Licht absorbieren.

Die h-BN in Keramik, Legierungen, Harzen, Kunststoffen, Gummi und andere Materialien verwendet werden, vorausgesetzt, seine Schmiereigenschaften. Solche Materialien sind für die Zwecke, wie Kugellager, Rollen oder andere Arten von Mechanismen, die die Schiebe erleichtern. Kunststoffe mit aufgenommen BN dazu dienen, die thermische Ausdehnung zu verringern, erhöhen in der thermischen Leitfähigkeit, erhöhen die elektrische Isolierung und in den beweglichen mechanischen Teilen in Berührung einen geringeren Verschleiß der Kontaktflächen zu ermöglichen.

Das hexagonale Bornitrid ist bis zu 1000 ° C in Luft, 1400 ° C im Vakuum und 2800 ° C in inerter Gase stabil. Es ist einer der besten Wärmeleiter zwischen der elektrischen Isolatoren. Es ist chemisch inert und nicht nass von geschmolzenen Materialien.

Teile in h-BN gebaut mit Heißdruck durch Mahlen des nächsten erhalten werden; aufgrund der mechanischen Härte ähnlich zu Graphit, bleibt die Verarbeitungskosten gering. Die Teile werden aus einem Pulver aus Bornitrid erhalten, wobei Boroxid als Mittel Synthesizer.

Die Zugabe von Bornitrid auf die Keramik aus Siliciumnitrid ist resistent gegenüber thermischem Schock des resultierenden Materials. Aus dem gleichen Zweck ist der BN auch dem Siliziumnitrid-Aluminiumnitrid und Titan-Aluminiumoxid zugegeben. Andere Materialien, die mit BN verstärkt sind, sind Aluminium und Zirkonium in Borosilikatgläser, Glaskeramik, Email und Verbundkeramiken auf Basis Titanborid-Bornitrid und Titanborid-Aluminiumnitrid-Bornitrid und Siliciumcarbid-Nitrid Bor.

Aufgrund seiner hervorragenden dielektrischen Eigenschaften und die Isolierung wird das BN in der Elektronik als Halbleitersubstrat verwendet wird, beispielsweise in den Fenstern für Mikrowellen durchlässig, in dem Strukturmaterial für die Dichtungen, die in den Elektroden und als Katalysator in Brennstoffzellen und Batterien.

Feine Körner aus h-BN finden in der Kosmetik, bei der Herstellung von Anstrichmittel, Bindemittel für Zahnprothesen, die Bits von Bleistift, etc ..

Das hexagonale Bornitrid ist durch Nitrierung oder Ammonolyse des Bortrioxid produziert. Dünne Filme aus Bornitrid kann auch mittels chemischer Gasphasenabscheidung aus Bortrichlorid und aus Vorstufen von Stickstoff erhalten werden. Borsäure in Ammoniak gelöst und Borsäure oder Alkaliboraten mit Harnstoff, Guanidin, Melamin, oder einem anderen geeigneten organischen Stickstoffverbindungen in Stickstoffverschmutzung: industrielle Produktion auf zwei Reaktionen. Die Verbrennung von pulverisiertem Bor im Plasma von Stickstoff bei 5500 ° C zur Herstellung von Bornitrid-Ultrafeinteilchen in Schmiermitteln und in dem Toner verwendet ausgebeutet.

Fasern von Bornitrid

Die hexagonale BN kann auch in der Form von Fasern, strukturell ähnlich zu Kohlefasern hergestellt werden, die manchmal als weiss Kohlenstoffasern. Die beiden wichtigsten Verfahren der Herstellung sind die Synthese durch thermische Zersetzung von Borazin Faser mit Zusatz von Boroxid in Stickstoff bei 1800 ° C extrudiert wird, und der thermischen Zersetzung von Cellulosefasern mit Borsäure oder Ammoniumtetraborat in einer Mischung aus Ammoniak imprägniert und Stickstoff von über 1000 ° C.

Die Fasern aus Bor Nitrat als Verstärkung in Verbundmaterialien verwendet werden, mit der Matrix der Materialien, die aus organischen Harzen in Keramiken und Metallen variiert.

Bornitrid amorphe

Schichten aus amorphem Bornitrid sind in einigen Halbleitervorrichtungen verwendet wird, z. MISFET. Sie können durch chemische Zersetzung tricloroborazina mit Cäsium oder thermische Verfahren mit chemischer Dampfabscheidung hergestellt werden. Die CVD kann auch verwendet werden, um Schichten der h-BN-Schichten, oder bei hohen Temperaturen, c-BN abzuscheiden.

Rhomboedrischen Bornitrid

Rhomboedrischen Bornitrid ist ähnlich der hexagonal. Es ist während der Konformationsänderung, die beim Übergang von der kubischen in die hexagonale BN auftritt gebildet.

Andere Allotrope

Die ähnlich Fulleren aus Bornitrid Allotrope synthetisiert und ähneln denen der Kohlenstoff. Die kürzliche Entdeckung von Bor-Nanoröhren sind eine wichtige Entwicklung auf Grund ihrer elektronischen Eigenschaften eines homogen. Das heißt, daß Rohre unterschiedlicher Chiralität sind alle Halbleitermaterialien mit etwa der gleichen Bandlücke.

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