Boornitride nanosheets zijn een opkomende technologie die corrosie op atomair niveau bestrijdt. Een materiaal van één atoom dik, ongeveer 10.000 keer dunner dan mensenhaar, dat de oppervlakken van uw apparatuur effectief beschermt tegen corrosie!
De boornitride Nanomaterialen hebben een sterke thermische geleidbaarheid, elektrische isolatie en hoge temperatuurbestendigheid. BNN's breken niet bij extreme mechanische belasting, hebben een hoge thermische integriteit en zijn chemisch inert.
In deze gids ontrafelen we de eigenschappen van BNN's en leggen we uit waarom dit nanomateriaal deel zou moeten uitmaken van uw corrosiewerende arsenaal. We analyseren ook een casestudy van BNN's die op zacht staal worden aangebracht. Later zullen we ingaan op de toekomstperspectieven van boornitride-nanosheets.
Laten we beginnen!
Boornitride nanosheets voor metaalbescherming
Boornitride nanosheets Zijn enkele lagen boornitride die in een hexagonale structuur zijn gerangschiktHet is een type tweedimensionaal nanomateriaal met uitstekende mechanische en chemische eigenschappen, afkomstig van boornitride.
De 2D-materialen zijn Effectieve anticorrosiecoatings voor koper[1], staal en andere metalenZe dienen als vulstof in composietmaterialen of worden gebruikt als coatings.
Sommige industrieën brengen de bindmiddelvrije BNN-coating direct op het metaaloppervlak aan. Andere voegen BNN's toe aan hun bindmiddelhoudende coatings.
1. Hoe boornitride-nanobladen corrosie voorkomen
Meestal hebben meerlaagse boornitride-nanobladen met een dikte tot 10 nm superieure barrière-eigenschappen, waaronder een groot oppervlakEen eigenschap die de meeste traditionele corrosiebestrijdingsmiddelen missen.
De 2D-structuur presenteert uitzonderlijke dimensionaliteit voor gebruik als vulstof of als nanocomposietcoating.
Nanosheets van boornitride vertonen mechanische eigenschappen van topklasse, waaronder ~32GPa buigmodulus En thermische geleidbaarheid tot 2.000 W/mKDankzij deze eigenschappen is het apparaat zeer geschikt voor omgevingen met extreme temperaturen.
Vanwege hun ondoordringbaarheid is een BN-nanosheet-barrièrelaag chemisch stabiel en sterk vanwege zijn robuuste sigma-obligaties. Het ontbreken van losse verbindingen in BN-nanosheets draagt bij aan de taaiheid en duurzaamheid ervan, zelfs onder zware werkomstandigheden.
2. Voordelen van boornitride-nanobladen
-
Hoge ondoordringbaarheid: BN nanomateriaal biedt een onoverwinnelijke coating die voorkomt dat externe stoffen of deeltjes doordringen
-
Elektrische isolatie: Ze veroorzaken geen galvanische corrosie
-
Thermische stabiliteit: BNN's ondergaan geen fasetransformaties of degradatie onder extreme thermische omstandigheden, waardoor de levensduur van het onderliggende metaal wordt verlengd
-
Chemische stabiliteit: Ze zijn bestand tegen oxidatie tot meer dan 800 graden Celsius, waardoor ze ideaal zijn voor gebruik onder chemische omstandigheden en bij hoge temperaturen.
-
Grote bandgap (5-6 eV): Diversifieert de toepassing van metalen apparatuur, inclusief industrieën met hoge spanning en hoge temperaturen.
-
Niet giftig: BNN's zijn een milieuvriendelijk materiaal vergeleken met giftige materialen zoals chroom
Casestudy van hexagonale boornitride (h-BN) nanosheets voor oppervlaktebescherming van zacht staal
In deze studie worden nanosheets van boornitride succesvol afgezet op zacht staal met behulp van chemische dampdepositie (CVD). De coating, bestaande uit 80% BNN's, wordt gedeponeerd bij 1200 °C. De zachte stalen strips werden gereinigd met 5% HCl en gereinigd met NaOH.
Observaties:
Bron: researchgate.net
Figuur (a) toont Scanning Electron Microscope (SEM)-beelden van de met BN-nanosheets bedekte zachtstalen substraten.
Figuur (b): FTIR-spectroscopie van met BNN's gecoate staalmonsters vertoont twee karakteristieke pieken bij 1330 cm-1 en 760 cm-1.
In figuur (c) is de Ramanspectroscopie van met BNN's bekleed zacht staal vertoont twee transmissiepieken bij 1377,69 cm−1 (commercieel BN) en 1366,49 cm−1.
Figuur (d) laat een karakteristieke verschuiving in corrosiepotentieel zien richting negatieve waarden.
Conclusie:
De verschuiving in corrosiedichtheid van met BNN's gecoat zacht staal veroorzaakt een karakteristieke afname van de corrosiedichtheid (Icorr). Dit toont aan de doeltreffendheid van de BNN-coating bij het remmen van ionenoxidatie en het verbeteren van de zuurstofreductie.
De negatieve verschuiving in corrosiepotentieel impliceert dat De BNN-coating was efficiënt in het bieden van elektrische isolatie, fungeerde als een kathodische coating en voorkwam galvanische corrosie.
Veelgestelde vragen
1. Welke metalen worden efficiënt gebruikt met boornitride-nanosheetcoatings?
Uit onderzoek is gebleken dat koper en staal goed samenwerken met BNN-coatings.
2. Zijn boornitride-nanosheets beter dan alternatieven op basis van grafeen?
Ja, boornitrideplaten zijn beter dan grafeen vanwege hun uitstekende chemische en thermische integriteit. Ze zijn uitstekende elektrische isolatoren en zorgen ervoor dat ze niet reageren met het onderliggende metaal. Grafeen veroorzaakt echter galvanische corrosie met het onderliggende metaal.
3. Wat zijn de nadelen van boornitride-nanosheets?
BN-nanosheets zijn duurder dan traditionele methoden om corrosie te voorkomen. Bovendien moet u zeker weten welk metaal u wilt coaten.
4. Zijn boornitride-nanosheets beter dan traditionele methoden om corrosie te voorkomen?
Ja, BNN's zijn beter vanwege hun uitzonderlijke thermische stabiliteit, brede bandgap, chemische stabiliteit en mechanische sterkte. Ze vertonen ook een lage elektrische geleidbaarheid, indrukwekkende thermische schokbestendigheid en een hoge diëlektrische constante.
Het corrosieprobleem
Corrosie is de geleidelijke achteruitgang van de chemische en elektrochemische eigenschappen van een metaal bij blootstelling aan corrosieve stoffen zoals water, zuurstof en chloride-ionen. Uiteindelijk verliest een metaal zijn glans, mechanische sterkte en integriteit.
Traditionele corrosiebeschermingsmethoden lijken de corrosie niet te verbeteren, waarvan De jaarlijkse verliezen wereldwijd bedragen ongeveer 3% van het mondiale BBP [2] (bruto binnenlands product).
De toekomstige perspectieven van boornitride-nanobladen
Dit artikel ontkracht de langgekoesterde overtuiging dat bedrijven altijd verliezen moeten lijden door corrosie. Nanomaterialen veranderen dat beeld.
Boornitride-nanosheets zijn een opkomende technologie waarvan het onderzoek zich nog in de beginfase bevindt. Toch hebben natuurkundigen enorme mogelijkheden ontdekt in nanomaterialen voor metaalcorrosie en andere industriële toepassingen zoals geneeskunde, energie en milieubescherming.
In de materiaalkunde [3] hebben nanodeeltjes of nanomaterialen een veelbelovende toekomst in de nanoschaaltechniek. Dit is waar nanodeeltjes zelfherstellende en zelfassemblerende materialen zullen creëren. Ingenieurs zullen nanomechanica gebruiken om bruggen en infrastructuur te creëren.
Nanomedicijnen [4] zijn nu behoorlijk geavanceerd, omdat artsen een ingewikkelde manier lijken te hebben gevonden om chronische ziekten zoals kanker en tumoren te behandelen.
Praat met ons!
Bezoek onze website om meer te weten te komen over boornitride-nanosheets en andere geavanceerde industriële materialen. U kunt ook Praat vandaag nog met ons en start uw anti-corrosieplan met een futuristisch nanomateriaal!