نظرة عامة على بوتقة نتريد البورون

بوتقة نتريد البورون يرمز إلى حاويات متخصصة مصنوعة من نتريد البورون. الخصائص الممتازة لنتريد البورون مفيدة بوتقة نتريد البورون تتميز بثبات حراري عالي، وعزل كهربائي، ومقاومة للتآكل. بوتقات نيتريد البورون يتم استخدامها عمومًا في التطبيقات المتخصصة التي تتطلب الأداء في درجات حرارة مرتفعة.

ما هو نيتريد البورون؟ هل نيتريد البورون مركب؟

بوتقة نتريد البورون هو تمثيل لوظيفة نيتريد البورون، باعتباره سيراميكًا متقدمًا. في عصر العلوم والهندسة الحديثة، يؤثر تكوين المادة على استخدامها. قبل التعرف على بوتقة BN وخصائصه، دعونا نتعرف على BN كمركب.

نتريد البورون هو سيراميك متقدم مستقر كيميائيًا وحراريًا. وهو مركب يتكون من البورون والنيتروجين، وصيغته الكيميائية "BN"، ويوجد عادةً على شكل بلوري مع إلكترونات متماثلة الخواص مع شبكة الكربون. يوجد في هياكل مختلفة، مثل المكعب، وغير المتبلور، والسداسي، والورتزيت.

نتريد البورون كسيراميك متقدم؟

يُعرف نتريد البورون أيضًا باسم "الجرافين الأبيض"، نظرًا لتشابه بنيته مع البنية المجهرية للجرافيت. ومع ذلك، على عكس الجرافيت، يتميز نتريد البورون بدرجة حرارة أكسدة أعلى، ويعمل كمواد كهربائية ممتازة. وهو مادة اصطناعية متطورة، متوفرة في شكلين: صلب ومسحوق. كما يتميز نتريد البورون بقابلية تشغيل حراري ممتازة عند درجة حرارة حوالي 800 درجة مئوية.

مواصفات نتريد البورون

يرد أدناه جدول خصائص عام لمناقشة سلوك نتريد البورون كمركب

خصائص بوتقة نتريد البورون

المعرفة المادية مهمة فيما يتعلق بالتطبيق والطبيعة. سيساعدنا الجدول أدناه في تحديد مدى صواب استخدام بوتقة BN لأي تطبيق.

أنواع بوتقات نيتريد البورون

كما تمت مناقشته أعلاه، بوتقات نيتريد البورون تُصنع عن طريق التلبيد والضغط الساخن لمساحيق نيتريد البورون. أنواع مختلفة من بوتقات نيتريد البورون فيما يتعلق بالدستور أو المادة المصنعة موضحة أدناه.

مزايا بوتقة نيتريد البورون

أحدث طرح بوتقة عالية الأداء ثورةً في صناعاتٍ مثل أبحاث المواد ومعالجة أشباه الموصلات. وأصبح صهر المعادن تجربةً رائدةً مع طرح بوتقات BN. المزايا الرئيسية لـ بوتقات BN يتم تسليط الضوء أدناه على:

خصائص حرارية فائقة

بوتقات نيتريد البورون تُستخدم على نطاق واسع في تطبيقات مثل تلبيد السيراميك، وصهر المعادن، ونمو البلورات. أداء بوتقة BN في مثل هذا التطبيق يعزى ذلك إلى استقرارها الحراري. بوتقة نتريد البورون يمكن أن تعمل نسبيًا عند درجة حرارة قصوى تبلغ 2000 درجة مئوية دون الخضوع لأي تغييرات هيكلية.

نظرًا لأن معامل التمدد الحراري منخفض، فإن تكوين بوتقة BN تظل ثابتة أثناء التغيرات السريعة في درجات الحرارة. الموصلية الحرارية لـ بوتقة BN يساعد على تبديد الحرارة بالتساوي في جميع أنحاء النظام. هذه الخصائص تجعل البوتقة مثالية لتطبيقات مثل نمو البلورات.

في الحالات التي يُتوقع فيها أن تبقى المادة غير متأثرة بالتدرجات الحرارية، تُعدّ بوتقة BN مفيدة. الميزات المميزة المذكورة أعلاه لـ بوتقة BN المساعدة في التحكم بشكل أفضل في العملية وتحسين درجة الحرارة

العزل الكهربائي

خاصية العزل الكهربائي لـ بوتقة BN يُجدي نفعًا في مجال تصنيع أشباه الموصلات. خاصية العزل الكهربائي الممتازة بوتقة BN تجنب التفاعلات الكهروكيميائية غير الضرورية عند الواجهات. إن إيقاف التداخل الكهربائي يحافظ على سلامة هيكل المادة عند معالجتها في بوتقة BN.

سهولة التصنيع والتخصيص

سهولة التصنيع نتريد البورون يُسهِم في تصنيع بوتقات بأشكال وأحجام مختلفة. وهذا يُسهم في تنوع الهياكل المُصنّعة باستخدام مُركّب نيتريد البورون. تُسهّل سهولة التشغيل تصنيع البوتقة حسب المتطلبات. كما يُمكن دمج نيتريد البورون مع عناصر أخرى لتحسين كفاءة بوتقة BN.

كراهية الماء والخمول

بوتقات نيتريد البورون يتميز بخمول كيميائي ممتاز. لا يتفاعل عادةً مع أي مواد، مثل المعادن المنصهرة. عند استخدامه في درجات حرارة عالية، تُستخدم هذه الخاصية بوتقة نتريد البورون يساعدنا على الحفاظ على نقاء المواد المُعالجة. ويُستخدم عادةً في إنتاج الأغشية الرقيقة، وتصنيع المكونات الإلكترونية، وعلم المعادن.

خصائص أخرى ذات صلة

بالإضافة إلى الخصائص المذكورة أعلاه، هناك بعض المزايا الأخرى ذات الصلة بوتقة نتريد البورون كما هو موضح أدناه:

• بوتقة نتريد البورون ثابت العزل الكهربائي منخفض. قيمة K تتراوح بين 4 و100. ومع ذلك، فإن قوة العزل الكهربائي أعلى.

• قوة الانهيار العازل عالية كما هو موضح في نطاق > 40 كيلو فولت/مم

• بوتقة نتريد البورون تتمتع بمقاومة كهربائية عالية. ومع ذلك، تشمل الاستثناءات درجة ZSBN من بوتقة BN

• المادة منخفضة الكثافة، وعادةً ما تكون متباينة الخواص. تختلف الموصلية الحرارية للنيتروجين البوروندي (BN) دائمًا بين المستويات المتوازية والعمودية.

بوتقة نتريد البورون: الأشياء التي يجب التحقق منها

بوتقة نتريد البورون يُصنع عادةً بالضغط الساخن لمسحوق BN، ويتميز بنقاء ممتاز. مع ذلك، يجب توخي الحذر الشديد عند استخدام بوتقة BN في بعض التطبيقات. بعض هذه التطبيقات مُدرجة هنا للرجوع إليها.

• بوتقات نيتريد البورون يجب استخدامها عندما تكون درجة حرارة التشغيل أقل من 1000 درجة مئوية. استخدام بوتقة BN عند درجة حرارة أعلى من 1000 درجة مئوية، سيؤدي ذلك إلى أكسدة النيتروجين. عند ملامسة الأكسجين، يصبح سطح بوتقة نتريد البورون يتم تقشيره بسبب التدهور الشديد للسيراميك.

• نظرًا لأن نتريد البورون عالي النقاء يمتص الرطوبة، فيجب التأكد من بوتقة BN لا تُغسل. مع ذلك، يُمكن تنظيف البوتقة بمسحها بالكحول أو ورق الصنفرة.

• تسبب بعض المركبات تدهور بوتقة نتريد البورونفي مثل هذه الحالات، يجب ضمان وجود جو خامد كيميائيًا لتجنب تطور الضرر. بوتقة BNالمركبات هي ثلاثي أكسيدات، أكاسيد الأنتيمون، الكروم، الزرنيخ والتيتانيوم.

تطبيقات بوتقة نتريد البورون

ربما يُستخدم نتريد بورن في تطبيقات مختلفة نظرًا لاستقراره الحراري عند درجات الحرارة العالية. وبالطبع، تُعدّ مقاومته الممتازة للتآكل والمقاومة الكهربائية عوامل داعمة. سنستعرض هنا بعض التطبيقات البارزة لـ بوتقة نتريد البورون.

تطبيقات خاصة بدرجات الحرارة العالية والتآكل

• بوتقات نيتريد البورون تُستخدم لمعالجة المواد في أفران درجات الحرارة العالية وأفران التفريغ. وهي مقاومة للصدمات الحرارية.

• بوتقة BN يُستخدم لمعالجة المعادن المنصهرة لمقاومته الحرارية العالية. هذا يُساعد على الحفاظ على نقاء المعدن المُعالج.

• تُستخدم بوتقات BN لتنمية البلورات

• كما يتم استخدامها أيضًا للمساعدة في متطلبات حقن الأيونات في أي عملية

• بوتقات BN تُستخدم في عمليات مثل التلبيد الخزفي لمعالجة السبائك المنصهرة. كما تُستخدم في طلاء التبخير لمعالجة حزم الإلكترونات.

• بوتقات BN تستخدم لكسر الحلقات لآلات الصب

• بوتقات نيتريد البورون تعمل كفواصل متكاملة عندما يتعلق الأمر بتطبيقات ذوبان الزجاج

• بوتقة نتريد البورون تُستخدم غالبًا في التطبيقات الحساسة للأكسجين

• يتم استخدامها في صب المعادن مثل بوتقة نتريد البورون يتحد مع المعدن لتشكيل طبقة بينية من البوريد أو النتريد المعدني.

التطبيقات الكهربائية

• بوتقة نتريد البورون يتم استخدامها كجزء لا يتجزأ من نظرائها الكهربائية في الأفران أو ظروف الفراغ

• يتم استخدامها للتعامل مع المعدات ذات الجهد العالي

• بوتقات BN يتم استخدامها كبدائل في الأنظمة حيث يتدخل التوصيل الكهربائي للجرافيت في الكفاءة الإجمالية للنظام.

تعبئة بوتقة نتريد البورون

نظرًا لأن نتريد البورون مادة خزفية، فمن المتوقع عادةً تعبئة خاصة داخل صناديق كرتونية للنقل. بوتقة BN تُعبأ في أكياس بلاستيكية مفرغة من الهواء، وتُثبّت باستخدام رغوة. يجب التأكد من عدم تعرض المواد لأي ضرر أثناء النقل نتيجة سوء التعامل.

خلاصة القول

مقدمة بوتقة نتريد البورون أحدث ثورة في تطبيقات درجات الحرارة العالية في أشباه الموصلات والإلكترونيات الدقيقة وغيرها. وقد عززت خاصية السيراميك المتقدم، أي نتريد البورون، من وظائف البوتقة المصنوعة من نتريد البورون.  بوتقة نتريد البورون يضمن كفاءة أفضل للعملية من خلال الحفاظ على المواد التي يتم التعامل معها دون تدخل من Crucible.