Boornitride is een geavanceerde keramiek die bekend staat om zijn superieure eigenschappen en verkrijgbaar is in zowel poeder- als vaste vorm. Het bestaat uit Boorstikstof bindingen met verschillende structurele vormen waarvan er één is Kubieke boornitrideIn de volgende paragraaf zullen we dit metaal in detail bespreken.
Boornitride: een overzicht
De andere naam van Boornitride is wit grafeen wanneer het in vaste vorm bestaat. Boornitride biedt goede bewerkbaarheid, heeft een hogere warmtecapaciteit en is een goede elektrische isolator. Nog een specialiteit van Boornitride Dat wil zeggen dat ze, nadat ze bewerkt zijn, geen warmtesintering of -behandeling meer nodig hebben. Bn-chemie is bijna zoals koolstof vanwege het bestaan van iso-elektronische verschijnselen.
Boornitride chemische formule wordt gegeven als "BN". De BN-verbinding heeft zowel boor- als stikstofatomen. De locatie van boor en stikstof in het rooster genereert verschillende BN-structurenEr zijn verschillende vormen van Bn, zoals a-BN, h-BN, c-BN en w-BN.
Hexagonaal boornitride (h-BN)
Hexagonaal boornitride is een bestanddeel van veel industriële producten, waaronder cosmetica. In de structuur van hexagonaal boornitride zijn de elementen boor en stikstof door sterke covalente bindingen aan het kristalrooster gebonden. De structuur is vergelijkbaar met die van grafeen.
Drie stikstofatomen zijn aan het booratoom gebonden in de HBN-structuurDe gelijkenis in de honingraat hexagonale HBN-structuur is de reden voor de analogie met koolstof. De lagen gehoorzamen de Waals-krachten en de plaatvormige geometrie maakt ze ideaal als smeermiddel. De eigenschappen zoals mechanische en chemische sterkte en elektrische isolatie zijn te danken aan de vlakke driehoekige verbindingen.
De andere superieure eigenschappen die overeenkomen met de HBN-structuur zijn de thermische geleidbaarheid en de lage wrijvingscoëfficiënt. Hexagonaal boornitride wordt in de volksmond geproduceerd door middel van boornitridatie bij verhoogde temperaturen. H-BN is stabiel bij 1000 °C onder normale omstandigheden, wat hoger is dan bij vacuüm- of inert materiaal. Omdat de stabiliteit dichter bij grafeen ligt, Hexagonaal boornitride wordt vaak geprezen als de meest geavanceerde technische keramiek.
Toepassingen van hexagonaal boornitride
-
Het wordt gebruikt in nano-elektronische apparaten als vervanging voor grafeensubstraat
-
Hexagonaal boornitride wordt in dunne vorm gebruikt als corrosiebestendige coating
-
Het houdt zich vaak bezig met de vervaardiging van sensormaterialen
-
Het wordt gebruikt voor elektronentunneling vanwege de lage waarde van de diëlektrische constante.
Kubieke boornitride
Wat is c-BN?
c-BN is een derivaat van Hexagonaal boornitride (h-BN) gevormd onder hoge temperatuur en druk.
De grootste specialiteit van Kubieke boornitride is dat het de tweede hardste materiaalsoort ter wereld is. De mechanische sterkte van Kubieke boornitride is populair en staat op gelijke voet met diamant. Het is een van de meest populaire polymorfen van boor. Nitride.
De basisstructuur van c-Bn is kristallijn met afwisselende rangschikkingen van boor- en stikstofatomen. Hier vormen boor-stikstofatomen een covalente binding, wat de belangrijkste reden is voor de hardheid en thermische stabiliteit. Het heeft een dichtheid van ongeveer 3,5 g/cm³ en lijkt lichtgeel of transparant.
Eigenschappen van kubieke boornitride
C-BN is ook een uitstekende halfgeleider; bij toenemende druk tijdens de productie zijn de bandafstanden van c-BN vaak gevoeliger voor grotere veranderingen. De bandafstand draagt bij aan de uitstekende werking als elektrische isolator. Kubieke boornitride De thermische geleidbaarheid bedraagt ongeveer 1300 kW/Mk. Ze blijven inert en hebben een lage diëlektrische constante.
De reactiviteit van c-BN is zodanig dat ze zelfs niet reageren op ferrometalen. Het optische bereik dat wordt bestreken door kubisch boornitride De straling varieert van ultraviolet tot het zichtbare spectrum. De twee populairste soorten c-Bn die momenteel op de markt verkrijgbaar zijn, zijn dicht kubisch boornitride en polykristallijn kubisch boornitride. Kubieke boornitride Formule wordt weergegeven als c-BN.
Kubieke boornitride versus diamant
Wat is harder dan diamant?
Hoewel niet harder dan diamant, kubieke boornitride heeft een bijzondere plaats vergeleken met diamant. Kubieke boornitridehardheid is 4500 kg/mm2, wat stevig vergeleken kan worden met diamant met een hardheid van ongeveer 600 kg/mm2. De waarde van de modulus van zowel young als bulk ligt ook in een soortgelijk bereik van 800 – 1000 en 370 – 450.
Bovendien heeft c-BN, net als diamant, qua structuur twee verschillende basisatomen. De gelijkenis tussen zowel diamant als c-BN wordt over het algemeen toegeschreven aan de gelijkenisstructuur die ze bezitten. C-BN en zijn elektrische eigenschappen kunnen echter worden gemanipuleerd met behulp van p- en n-type onzuiverheden. Dit onderscheidt hen van diamant qua functionaliteit.
Kubieke boornitride gebruikt
Kubieke boornitride Vertoont zowel een hogere elasticiteitsmodulus als een hogere bulkmodulus van boorcarbide en siliciumcarbide. Dit draagt sterk bij aan de hardheid van kubieke boornitrideDe hardheid maakt ze geschikt als schuurmiddel en maakt ze een integraal onderdeel van cbn snijgereedschap materiaalOver het algemeen wordt Dense c-Bn gebruikt voor snijtoepassingen en poreuze typen voor slijptoepassingen.
C-BN wordt vanwege zijn inerte aard ingezet in veelzijdige snij- en bewerkingstoepassingen. In tegenstelling tot diamant reageert het niet met ijzer. Conventioneel c-BN vereist manipulatie om het te kunnen gebruiken in snijtoepassingen. Dit gebeurt meestal tijdens de omzetting van h-BN naar c-BN tijdens het sinteren.
Polykristallijn c-BN met bindmiddel is vaak nuttig in zeer schurende omgevingen. De afbeelding hieronder is te zien. Afgezien van de hardheid Kubieke boornitride Bn blinkt ook uit in elektrische toepassingen. Door de grote bandafstand fungeert bn als elektrische isolator. Ze spelen ook een cruciale rol als koellichaam in lasers, micro-elektronische apparaten en leds.
Door aluminium en metalen uit groep 8 te coaten, is de c-BN-functionaliteit als sink populair in de elektronische industrie. C-BN is ook waardevol tijdens de halfgeleidersynthese om p- en N-type te verkrijgen door middel van de juiste doping. De meest gebruikte materialen voor doping zijn silicium of beryllium. Deze halfgeleiders werken bij hoge temperaturen en worden gebruikt in UV-sensoren.
c-BN slijpschijven
De uitvinding van c-BN slijpschijven De precisieproductie verdiende dankzij de toegenomen efficiëntie. Dergelijke wielen leverden een bijdrage aan industrieën zoals de lucht- en ruimtevaart, machinebouw, gereedschapsbouw en auto-industrie. c-BN slijpschijven Ze bieden ook een hoge hardheid en goede prestaties in vergelijking met SiC en aluminiumoxide. Ze garanderen integriteit bij hogere werktemperaturen zonder degradatie, in tegenstelling tot diamant.
De wielen van c-BN Kan hoge temperaturen weerstaan en kan daardoor de hoeveelheid warmte die tijdens het proces wordt gegenereerd verwerken. Ze bieden ook kostenbesparingen dankzij hun hogere slijtvastheid, wat economisch voordelig is. De oppervlakteafwerking is aanzienlijk en er is minder verspilling van het werkstuk. c-BN slijpschijvenHet zorgt ook voor een kortere cyclustijd, omdat de taken worden sneller en nauwkeuriger gedaan.
Super abrasieve schijven – of diamant cBN-schijf
De super-abrasieve schijven onderscheiden zich van conventionele schijven van siliciumdioxide en aluminiumoxide. Ze zijn gemaakt van c-Bn en diamant. De super-abrasieve schijven bieden een betere thermische geleidbaarheid, waardoor de temperatuurstijging van het werkstuk wordt beperkt. diamanten c-Bn wiel bieden ook een hoge nauwkeurigheid en precisie bij het snijden, wat bijdraagt aan een langere levensduur.
Conclusie
Kubieke boornitride is wenselijk in de moderne wetenschap en materiaalproductie. Ze zijn concurrerend in vergelijking met materialen zoals diamant. Ze blinken uit in eigenschappen zoals hardheid, sterkte en elektrische isolatie. De brede band gap, inerte aard, lage diëlektrische constante en optische specialiteiten zijn andere factoren die van belang zijn.