질화붕소 나노시트는 원자 수준에서 부식을 방지하는 신기술입니다. 사람 머리카락보다 약 10,000배 얇은 원자 두께의 이 소재는 장비 표면을 부식으로부터 효과적으로 보호합니다!
그만큼 질화붕소 나노소재는 강력한 열전도도, 전기 절연성, 그리고 고온 저항성을 갖추고 있습니다. BNN은 극한의 기계적 응력에도 파손되지 않으며, 높은 열적 안정성과 화학적 불활성을 가지고 있습니다.
이 가이드에서는 BNN의 특성을 분석하고 이 나노소재가 부식 방지 장비에 포함되어야 하는 이유를 설명합니다. 또한, 연강에 BNN을 증착한 사례 연구를 분석합니다. 이후 질화붕소 나노시트의 미래 전망에 대해서도 살펴보겠습니다.
시작해 볼까요!
금속 보호용 질화붕소 나노시트
질화붕소 나노시트 ~이다 육각형 구조로 배열된 단일 붕소 질화물 층. 이들은 질화붕소에서 유래한 우수한 기계적, 화학적 특성을 지닌 2차원 나노물질의 한 종류입니다.
2D 재료는 구리[1], 강철 및 기타 금속에 대한 효과적인 부식 방지 코팅. 이들은 복합재료의 필러로 사용되거나 코팅제로 사용됩니다.
일부 산업에서는 바인더가 없는 BNN 코팅을 금속 표면에 직접 도포합니다. 다른 산업에서는 바인더 기반 코팅에 BNN을 첨가합니다.
1. 질화붕소 나노시트가 부식을 방지하는 방법
일반적으로 최대 10nm 두께의 다층 질화붕소 나노시트는 다음을 포함하여 우수한 차단 특성을 갖습니다. 넓은 표면적. 대부분의 기존 부식 방지 방법에는 없는 특징입니다.
2D 구조는 다음과 같습니다. 뛰어난 차원성 필러 또는 나노복합 코팅으로 사용됩니다.
질화붕소 나노시트는 ~를 포함하여 최고 수준의 기계적 특성을 보여줍니다.32GPa 굽힘 탄성률 그리고 최대 2,000 W/mK의 열전도도이러한 특징으로 인해 극한의 열 환경에서도 효율적입니다.
불투과성으로 인해 BN 나노시트 장벽 층은 화학적으로 안정적이고 강력하여 견고합니다. 시그마 결합. BN 나노시트에는 매달린 결합이 없기 때문에 혹독한 작업 조건에서도 강인하고 내구성이 뛰어납니다.
2. 질화붕소 나노시트의 장점
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높은 불투과성: BN 나노 소재는 외부 물질이나 입자가 침투하지 못하도록 무적의 코팅을 제공합니다.
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전기 절연: 그들은 전기화학적 부식을 일으키지 않습니다
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열 안정성: BNN은 극한의 열 조건에서 상변환이나 분해를 겪지 않아 기본 금속의 수명을 연장합니다.
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화학적 안정성: 이 제품은 800도 이상의 산화 저항성을 나타내므로 화학 및 고온 작업 조건에서 사용하기에 이상적입니다.
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넓은 밴드갭(5-6 eV): 고전압, 고온 조건을 갖춘 산업을 포함하여 금속 장비의 적용을 다양화합니다.
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무독성: BNN은 크롬과 같은 독성 물질에 비해 환경적으로 안전한 물질입니다.
연강 표면 보호를 위한 육각형 질화붕소(h-BN) 나노시트 사례 연구
이 연구에서는 질화붕소 나노시트를 사용하여 연강에 성공적으로 증착했습니다. 화학 기상 증착 (CVD). 80% BNN으로 구성된 코팅은 1,200°C에서 증착됩니다. 연강 스트립은 5% HCl로 세척하고 NaOH로 세척했습니다.
관찰 결과:
출처: researchgate.net
그림 (a)는 BN 나노시트로 코팅된 연강 기판의 주사전자현미경(SEM) 이미지를 보여줍니다.
그림 (b): FTIR 분광법 BNN으로 코팅된 일반강 샘플은 1330cm-1과 760cm-1에서 두 개의 특징적인 피크를 보입니다.
그림 (c)에서, 라만 분광법 BNN 코팅된 연강은 1377.69cm−1(상업용 BN)과 1366.49cm−1에서 두 개의 투과 피크를 보여줍니다.
그림(d)는 부식 전위가 음수 값으로 특징적으로 이동한 것을 보여줍니다.
결론:
BNN 코팅 연강의 부식 밀도 변화는 부식 밀도(Icorr)의 특징적인 감소를 유발합니다. 이는 이온 산화 억제 및 산소 환원 향상에 있어서 BNN 코팅의 효능.
부식 전위의 음의 변화는 다음을 의미합니다. BNN 코팅은 전기 절연을 제공하는 데 효율적이었고 음극 코팅 역할을 했으며 전기화학적 부식을 방지했습니다..
자주 묻는 질문
1. 질화붕소 나노시트 코팅에 어떤 금속을 효율적으로 사용할 수 있나요?
연구에 따르면 BNN 코팅에 적합한 금속은 구리와 강철인 것으로 나타났습니다.
2. 질화붕소 나노시트가 그래핀 대체재보다 더 나은가?
네, 질화붕소 시트는 뛰어난 화학적 및 열적 무결성 덕분에 그래핀보다 우수합니다. 뛰어난 전기 절연체이기 때문에 하부 금속과 반응하지 않습니다. 하지만 그래핀은 하부 금속과의 갈바닉 부식을 유발합니다.
3. 질화붕소 나노시트의 단점은 무엇입니까?
BN 나노시트는 기존 부식 방지 방법보다 가격이 높습니다. 또한, 코팅할 금속의 종류를 정확히 알아야 합니다.
4. 질화붕소 나노시트가 기존 부식 방지 방법보다 더 나은가요?
네, BNN은 뛰어난 열 안정성, 넓은 밴드갭, 화학적 안정성, 그리고 기계적 강도 덕분에 더 우수합니다. 또한 낮은 전기 전도도, 뛰어난 열충격 저항성, 그리고 높은 유전율을 보입니다.
부식 문제
부식은 금속이 물, 산소, 염화물 이온과 같은 부식성 물질에 노출될 때 화학적 및 전기화학적 특성이 점진적으로 저하되는 현상입니다. 결국 금속은 광택, 기계적 강도, 그리고 완전성을 잃습니다.
기존의 부식 방지 방법은 부식을 개선하지 못하는 것으로 보입니다. 전 세계적으로 연간 손실은 세계 GDP의 약 3%를 차지합니다. [2] (국내총생산).
질화붕소 나노시트의 미래 전망
이 기사는 기업이 부식으로 인해 반드시 손실을 입어야 한다는 오랜 통념을 반박합니다. 나노소재는 이러한 통념을 바꾸고 있습니다.
질화붕소 나노시트는 연구가 초기 단계에 있는 신기술입니다. 그러나 물리학자들은 금속 부식을 비롯하여 의학, 에너지, 환경 보호 등 다양한 산업 분야에서 나노소재가 엄청난 잠재력을 가지고 있다는 것을 발견했습니다.
재료 과학[3]에서 나노입자 또는 나노소재는 나노 스케일 엔지니어링 분야에서 유망한 미래를 가지고 있습니다. 나노입자는 자가치유 및 자가조립 소재를 만들어낼 것입니다. 엔지니어들은 나노역학을 활용하여 교량과 기반 시설을 건설할 것입니다.
의사들이 암과 종양과 같은 만성 질환을 치료하는 복잡한 방법을 찾아내면서 나노의학[4]은 현재 상당히 발전했습니다.
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