Les nanofeuilles de nitrure de bore sont une technologie émergente qui combat la corrosion à l'échelle atomique. Ce matériau d'un atome d'épaisseur, environ 10 000 fois plus fin qu'un cheveu humain, protège efficacement les surfaces de vos équipements contre la corrosion !
Le nitrure de bore Les nanomatériaux présentent une forte conductivité thermique, une isolation électrique et une résistance aux hautes températures. Les BNN ne se cassent pas sous des contraintes mécaniques extrêmes, présentent une grande intégrité thermique et une inertie chimique.
Dans ce guide, nous détaillerons les propriétés des BNN et expliquerons pourquoi ce nanomatériau devrait faire partie de votre arsenal anticorrosion. Nous analyserons également une étude de cas de BNN déposés sur de l'acier doux. Nous réfléchirons ensuite aux perspectives d'avenir des nanofeuilles de nitrure de bore.
C'est parti !
Nanofeuilles de nitrure de bore pour la protection des métaux
Nanofeuilles de nitrure de bore sont couches simples de nitrure de bore disposées selon une structure hexagonaleIl s'agit d'un type de nanomatériau bidimensionnel doté d'excellentes propriétés mécaniques et chimiques provenant du nitrure de bore.
Les matériaux 2D sont revêtements anticorrosion efficaces pour le cuivre[1], l'acier et d'autres métauxIls agissent soit comme charges dans les matériaux composites, soit comme revêtements.
Certaines industries appliquent le revêtement BNN sans liant directement sur la surface métallique. D'autres ajoutent des BNN à leurs revêtements à base de liant.
1. Comment les nanofeuilles de nitrure de bore préviennent la corrosion
En règle générale, les nanofeuilles de nitrure de bore multicouches d'une épaisseur allant jusqu'à 10 nm présentent des caractéristiques de barrière supérieures, notamment une grande surface. Une caractéristique qui manque à la plupart des remèdes traditionnels contre la corrosion.
Sa structure 2D présente dimensionnalité exceptionnelle à utiliser comme charge ou comme revêtement nanocomposite.
Les nanofeuilles de nitrure de bore présentent des propriétés mécaniques de premier ordre, notamment ~Module de flexion de 32 GPa et conductivité thermique jusqu'à 2 000 W/mKCes caractéristiques le rendent efficace dans les environnements thermiques extrêmes.
En raison de leur imperméabilité, une couche barrière en nanofeuilles de BN est chimiquement stable et solide pour sa robustesse obligations sigma. L'absence de liaisons pendantes dans les nanofeuilles de BN contribue à sa ténacité et à son endurance même dans des conditions de travail difficiles.
2. Avantages des nanofeuilles de nitrure de bore
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Haute imperméabilité : Le nanomatériau BN fournit un revêtement invincible qui ne permet pas aux substances ou particules externes de pénétrer à travers
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Isolation électrique : Ils ne provoquent pas de corrosion galvanique
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Stabilité thermique : Les BNN ne subissent pas de transformations de phase ni de dégradation dans des conditions thermiques extrêmes, ce qui augmente la longévité du métal sous-jacent
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Stabilité chimique : Ils présentent une résistance à l'oxydation de plus de 800 degrés Celsius, ce qui les rend idéaux pour une utilisation dans des conditions de travail chimiques et à haute température.
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Large bande interdite (5-6 eV) : Diversifie l'application des équipements métalliques, y compris les industries soumises à des conditions de haute tension et de haute température.
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Non toxique : Les BNN sont un matériau respectueux de l'environnement par rapport aux matériaux toxiques comme le chrome
Étude de cas sur les nanofeuilles de nitrure de bore hexagonal (h-BN) pour la protection des surfaces en acier doux
Dans cette étude, des nanofeuilles de nitrure de bore sont déposées avec succès sur de l'acier doux en utilisant dépôt chimique en phase vapeur (CVD). Le revêtement, composé de BNN 80%, est soumis à un dépôt à 1 200 °C. Les bandes d'acier doux ont été nettoyées avec du HCl 5% et de la soude caustique.
Observations :
Source : researchgate.net
La figure (a) montre des images au microscope électronique à balayage (MEB) des substrats en acier doux recouverts de nanofeuilles de BN.
Figure (b) : spectroscopie FTIR des échantillons d'acier doux recouverts de BNN présentent deux pics caractéristiques à 1330 cm-1 et 760 cm-1.
Dans la figure (c), le Spectroscopie Raman L'acier doux revêtu de BNN présente deux pics de transmission à 1377,69 cm−1 (BN commercial) et 1366,49 cm−1.
La figure (d) révèle un décalage caractéristique du potentiel de corrosion vers les valeurs négatives.
Conclusion:
La variation de la densité de corrosion de l'acier doux revêtu de BNN entraîne une réduction caractéristique de la densité de corrosion (Icorr). Ceci démontre l'efficacité du revêtement BNN pour inhiber l'oxydation des ions et améliorer la réduction de l'oxygène.
Le décalage négatif du potentiel de corrosion implique que le revêtement BNN était efficace pour fournir une isolation électrique, agissait comme un revêtement cathodique et empêchait la corrosion galvanique.
Questions fréquemment posées
1. Quels métaux sont utilisés efficacement avec les revêtements en nanofeuilles de nitrure de bore ?
Le cuivre et l’acier sont les métaux qui, selon les recherches, fonctionnent bien avec les revêtements BNN.
2. Les nanofeuilles de nitrure de bore sont-elles meilleures que les alternatives au graphène ?
Oui, les feuilles de nitrure de bore sont supérieures au graphène grâce à leur excellente intégrité chimique et thermique. Ce sont d'excellents isolants électriques, garantissant qu'elles ne réagissent pas avec le métal sous-jacent. Le graphène, en revanche, provoque une corrosion galvanique avec le métal sous-jacent.
3. Quels sont les inconvénients des nanofeuilles de nitrure de bore ?
Les nanofeuilles de BN sont plus coûteuses que les méthodes traditionnelles de prévention de la corrosion. De plus, il est important de choisir le métal à revêtir avec précision.
4. Les nanofeuilles de nitrure de bore sont-elles meilleures que les méthodes traditionnelles de prévention de la corrosion ?
Oui, les BNN sont meilleurs grâce à leur stabilité thermique exceptionnelle, leur large bande interdite, leur stabilité chimique et leur résistance mécanique. Ils présentent également une faible conductivité électrique, une résistance impressionnante aux chocs thermiques et une constante diélectrique élevée.
Le problème de la corrosion
La corrosion est la dégradation progressive des propriétés chimiques et électrochimiques d'un métal lorsqu'il est exposé à des agents corrosifs tels que l'eau, l'oxygène et les ions chlorure. À terme, le métal perd son éclat, sa résistance mécanique et son intégrité.
Les méthodes traditionnelles de protection contre la corrosion ne semblent pas améliorer la corrosion, dont les pertes annuelles dans le monde représentent environ 3% du PIB mondial [2] (produit intérieur brut).
Perspectives d'avenir des nanofeuilles de nitrure de bore
Cet article déconstruit l'idée reçue selon laquelle les entreprises subiraient systématiquement des pertes dues à la corrosion. Les nanomatériaux changent la donne.
Les nanofeuilles de nitrure de bore sont une technologie émergente dont la recherche n'en est qu'à ses débuts. Pourtant, les physiciens ont découvert d'immenses possibilités dans les nanomatériaux pour la corrosion des métaux et d'autres applications industrielles comme la médecine, l'énergie et la protection de l'environnement.
En science des matériaux [3], les nanoparticules, ou nanomatériaux, ont un avenir prometteur en ingénierie à l'échelle nanométrique. C'est dans ce domaine qu'elles créeront des matériaux auto-réparateurs et auto-assembleurs. Les ingénieurs exploiteront la nanomécanique pour créer des ponts et des infrastructures.
La nanomédecine [4] est désormais très avancée, car les médecins semblent trouver un moyen complexe de traiter les maladies chroniques comme les cancers et les tumeurs.
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