Bornitrid-Nanoblätter sind eine neue Technologie zur Bekämpfung von Korrosion auf atomarer Ebene. Ein einatomiges Material, etwa 10.000 Mal dünner als ein menschliches Haar, schützt die Oberflächen Ihrer Geräte effektiv vor Korrosion!
Der Bornitrid Nanomaterialien zeichnen sich durch hohe Wärmeleitfähigkeit, elektrische Isolierung und hohe Temperaturbeständigkeit aus. BNNs brechen auch bei extremer mechanischer Belastung nicht, weisen eine hohe thermische Integrität auf und sind chemisch inert.
In diesem Leitfaden erläutern wir die Eigenschaften von BNNs und erklären, warum das Nanomaterial Teil Ihres Korrosionsschutzarsenals sein sollte. Wir analysieren außerdem eine Fallstudie zu BNNs bei der Abscheidung auf Baustahl. Später betrachten wir die Zukunftsperspektiven von Bornitrid-Nanoschichten.
Lass uns anfangen!
Bornitrid-Nanoblätter zum Metallschutz
Bornitrid-Nanoblätter Sind einzelne Schichten aus Bornitrid, die in einer hexagonalen Struktur angeordnet sind. Es handelt sich um eine Art zweidimensionales Nanomaterial mit hervorragenden mechanischen und chemischen Eigenschaften, das aus Bornitrid gewonnen wird.
Die 2D-Materialien sind wirksame Korrosionsschutzbeschichtungen für Kupfer[1], Stahl und andere MetalleSie dienen entweder als Füllstoffe in Verbundwerkstoffen oder werden als Beschichtungen verwendet.
Einige Branchen tragen die bindemittelfreie BNN-Beschichtung direkt auf die Metalloberfläche auf. Andere fügen BNNs ihren bindemittelbasierten Beschichtungen hinzu.
1. Wie Bornitrid-Nanoblätter Korrosion verhindern
Typischerweise haben mehrschichtige Bornitrid-Nanoblätter mit einer Dicke von bis zu 10 nm überlegene Barriereeigenschaften, einschließlich einer große Oberfläche. Eine Eigenschaft, die den meisten herkömmlichen Korrosionsmitteln fehlt.
Seine 2D-Struktur präsentiert außergewöhnliche Dimensionalität zur Verwendung als Füllstoff oder als Nanokompositbeschichtung.
Bornitrid-Nanoblätter weisen erstklassige mechanische Eigenschaften auf, darunter ~32 GPa Biegemodul Und Wärmeleitfähigkeit von bis zu 2.000 W/mKSolche Eigenschaften machen es effizient für Umgebungen mit extremen Temperaturen.
Aufgrund ihrer Undurchlässigkeit ist eine BN-Nanoblatt-Barriereschicht chemisch stabil und stark für seine robuste Sigma-Bindungen. Das Fehlen freier Bindungen in BN-Nanoblättern trägt zu ihrer Zähigkeit und Ausdauer auch unter rauen Arbeitsbedingungen bei.
2. Vorteile von Bornitrid-Nanoblättern
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Hohe Dichtigkeit: BN-Nanomaterial bietet eine undurchdringliche Beschichtung, die keine externen Substanzen oder Partikel durchdringen lässt
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Elektrische Isolierung: Sie verursachen keine galvanische Korrosion
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Thermische Stabilität: BNNs unterliegen unter extremen thermischen Bedingungen keinen Phasenumwandlungen oder Degradationen, was die Lebensdauer des darunterliegenden Metalls erhöht.
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Chemische Stabilität: Sie weisen eine Oxidationsbeständigkeit von über 800 Grad Celsius auf und sind daher ideal für den Einsatz unter chemischen und Hochtemperatur-Arbeitsbedingungen.
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Große Bandlücke (5-6 eV): Diversifiziert die Anwendung von Metallgeräten, einschließlich Branchen mit Hochspannungs- und Hochtemperaturbedingungen.
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Ungiftig: BNNs sind ein umweltfreundliches Material im Vergleich zu giftigen Materialien wie Chrom
Fallstudie zu hexagonalen Bornitrid-Nanoblättern (h-BN) zum Schutz von Weichstahloberflächen
In dieser Studie werden Bornitrid-Nanoblätter erfolgreich auf Weichstahl abgeschieden, indem chemische Gasphasenabscheidung (CVD). Die Beschichtung, bestehend aus 80% BNNs, wird bei 1.200 °C abgeschieden. Weichstahlstreifen wurden mit 5% HCl gereinigt und mit NaOH gereinigt.
Beobachtungen:
Quelle: researchgate.net
Abbildung (a) zeigt Rasterelektronenmikroskop-Bilder (REM) der mit BN-Nanoblättern beschichteten Weichstahlsubstrate.
Abbildung (b): FTIR-Spektroskopie von mit BNNs beschichteten Weichstahlproben zeigt zwei charakteristische Spitzen bei 1330 cm-1 und 760 cm-1.
In Abbildung (c) ist die Raman-Spektroskopie von mit BNNs beschichtetem Weichstahl zeigt zwei Transmissionsspitzen bei 1377,69 cm−1 (handelsübliches BN) und 1366,49 cm−1.
Abbildung (d) zeigt eine charakteristische Verschiebung des Korrosionspotenzials in Richtung negativer Werte.
Abschluss:
Die Verschiebung der Korrosionsdichte von BNN-beschichtetem Weichstahl führt zu einer charakteristischen Verringerung der Korrosionsdichte (Icorr). Dies zeigt die Wirksamkeit der BNN-Beschichtung bei der Hemmung der Ionenoxidation und der Verbesserung der Sauerstoffreduktion.
Die negative Verschiebung des Korrosionspotentials bedeutet, dass Die BNN-Beschichtung war effizient in der elektrischen Isolierung, wirkte als kathodische Beschichtung und verhinderte galvanische Korrosion.
Häufig gestellte Fragen
1. Welche Metalle werden effizient mit Bornitrid-Nanoblattbeschichtungen verwendet?
Untersuchungen haben gezeigt, dass Kupfer und Stahl gut mit BNN-Beschichtungen harmonieren.
2. Sind Bornitrid-Nanoblätter besser als Graphen-Alternativen?
Ja, Bornitrid-Platten sind aufgrund ihrer hervorragenden chemischen und thermischen Integrität besser als Graphen. Sie sind hervorragende elektrische Isolatoren und reagieren nicht mit dem darunterliegenden Metall. Graphen hingegen verursacht galvanische Korrosion mit dem darunterliegenden Metall.
3. Was sind die Nachteile von Bornitrid-Nanoblättern?
BN-Nanoblätter sind teurer als herkömmliche Methoden zum Korrosionsschutz. Außerdem müssen Sie sich über das Metall im Klaren sein, das Sie beschichten möchten.
4. Sind Bornitrid-Nanoblätter zur Korrosionsverhütung besser als herkömmliche Methoden?
Ja, BNNs sind aufgrund ihrer außergewöhnlichen thermischen Stabilität, großen Bandlücke, chemischen Stabilität und mechanischen Festigkeit besser. Sie weisen außerdem eine geringe elektrische Leitfähigkeit, eine beeindruckende Temperaturwechselbeständigkeit und eine hohe Dielektrizitätskonstante auf.
Das Korrosionsproblem
Korrosion ist die allmähliche Verschlechterung der chemischen und elektrochemischen Eigenschaften eines Metalls durch Einwirkung korrosiver Stoffe wie Wasser, Sauerstoff und Chloridionen. Schließlich verliert ein Metall seinen Glanz, seine mechanische Festigkeit und seine Integrität.
Traditionelle Korrosionsschutzmethoden scheinen die Korrosion nicht zu verbessern, deren Die jährlichen Verluste weltweit betragen etwa 31 TP3B des globalen BIP [2] (Bruttoinlandsprodukt).
Die Zukunftsperspektiven von Bornitrid-Nanoblättern
Dieser Artikel widerlegt die lange vorherrschende Meinung, dass Unternehmen durch Korrosion zwangsläufig Verluste erleiden müssen. Nanomaterialien ändern diese Annahme.
Bornitrid-Nanoschichten sind eine neue Technologie, deren Erforschung sich noch in der Anfangsphase befindet. Physiker haben jedoch bereits enorme Potenziale in Nanomaterialien für die Metallkorrosion und andere industrielle Anwendungen in der Medizin, Energiewirtschaft und im Umweltschutz entdeckt.
In der Materialwissenschaft [3] haben Nanopartikel bzw. Nanomaterialien eine vielversprechende Zukunft im Nano-Engineering. Dort werden Nanopartikel selbstheilende und selbstorganisierende Materialien hervorbringen. Ingenieure werden die Nanomechanik nutzen, um Brücken und Infrastruktur zu schaffen.
Die Nanomedizin [4] ist mittlerweile weit fortgeschritten, da Ärzte offenbar einen komplizierten Weg gefunden haben, chronische Krankheiten wie Krebs und Tumore zu behandeln.
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