Нанолисты нитрида бора — это новая технология, борющаяся с коррозией на атомном уровне. Этот материал толщиной в один атом, примерно в 10 000 раз тоньше человеческого волоса, эффективно защищает поверхности вашего оборудования от коррозии!
The нитрид бора Наноматериал обладает высокой теплопроводностью, электроизоляцией и высокой термостойкостью. Нановолокна BNN не разрушаются при экстремальных механических нагрузках, обладают высокой термостойкостью и химической инертностью.
В этом руководстве мы рассмотрим свойства наноматериалов нитрида бора (BNN) и объясним, почему этот наноматериал должен стать частью вашего арсенала антикоррозионных средств. Мы также проанализируем пример нанесения BNN на мягкую сталь. Далее мы рассмотрим перспективы использования нанолистов нитрида бора.
Давайте начнем!
Нанолисты нитрида бора для защиты металлов
Нанолисты нитрида бора являются отдельные слои нитрида бора, расположенные в гексагональной структуре. Это тип двумерного наноматериала с превосходными механическими и химическими свойствами, полученный из нитрида бора.
2D-материалы эффективные антикоррозионные покрытия для меди[1], стали и других металлов. Они действуют как наполнители в композитных материалах или используются в качестве покрытий.
Некоторые отрасли промышленности наносят покрытие BNN без связующего непосредственно на металлическую поверхность. Другие добавляют BNN в покрытия со связующим.
1. Как нанолисты нитрида бора предотвращают коррозию
Как правило, многослойные нанолисты нитрида бора толщиной до 10 нм обладают превосходными барьерными характеристиками, включая большая площадь поверхности. Это свойство отсутствует у большинства традиционных средств защиты от коррозии.
Его двумерная структура представляет исключительная размерность для использования в качестве наполнителя или нанокомпозитного покрытия.
Нанолисты нитрида бора демонстрируют первоклассные механические свойства, в том числе ~Модуль изгиба 32 ГПа и теплопроводность до 2000 Вт/мКБлагодаря этим характеристикам он эффективен в условиях экстремальных температур.
Благодаря своей непроницаемости, барьерный слой из нанолистов BN является химически стабильный и прочный благодаря своей прочности сигма-облигации. Отсутствие свободных связей в нанолистах BN способствует их прочности и долговечности даже в суровых условиях эксплуатации.
2. Преимущества нанолистов нитрида бора
-
Высокая непроницаемость: Наноматериал BN обеспечивает неуязвимое покрытие, которое не позволяет внешним веществам или частицам проникать сквозь него.
-
Электроизоляция: Они не вызывают гальваническую коррозию
-
Термическая стабильность: BNN не подвергаются фазовым превращениям или деградации в экстремальных термических условиях, что увеличивает долговечность основного металла.
-
Химическая стабильность: Они обладают стойкостью к окислению свыше 800 градусов Цельсия, что делает их идеальными для использования в химических и высокотемпературных рабочих условиях.
-
Широкая запрещенная зона (5-6 эВ): Расширяет сферу применения металлического оборудования, в том числе в отраслях с условиями высоких напряжений и температур.
-
Нетоксично: BNN являются экологически безопасным материалом по сравнению с токсичными материалами, такими как хром.
Исследование применения нанолистов гексагонального нитрида бора (h-BN) для защиты поверхности мягкой стали
В этом исследовании нанолисты нитрида бора были успешно нанесены на мягкую сталь с использованием химическое осаждение из паровой фазы (CVD). Покрытие, состоящее из BNN 80%, подвергалось осаждению при температуре 1200 °C. Полосы из мягкой стали очищали раствором HCl 5%, а затем раствором NaOH.
Наблюдения:
Источник: researchgate.net
На рисунке (а) показаны полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) изображения подложек из мягкой стали, покрытых нанолистами BN.
Рисунок (б): ИК-Фурье-спектроскопия образцов мягкой стали, покрытых BNN, показывает два характерных пика при 1330 см-1 и 760 см-1.
На рисунке (c) Рамановская спектроскопия мягкой стали с покрытием BNN наблюдается два пика пропускания при 1377,69 см−1 (коммерческий BN) и 1366,49 см−1.
На рисунке (г) виден характерный сдвиг потенциала коррозии в сторону отрицательных значений.
Заключение:
Изменение плотности коррозии мягкой стали, покрытой BNN, приводит к характерному снижению плотности коррозии (Icorr). Это демонстрирует эффективность покрытия BNN в ингибировании окисления ионов и усилении восстановления кислорода.
Отрицательный сдвиг коррозионного потенциала означает, что Покрытие BNN эффективно обеспечивало электроизоляцию, действовало как катодное покрытие и предотвращало гальваническую коррозию..
Часто задаваемые вопросы
1. Какие металлы эффективно используются с нанолистовыми покрытиями из нитрида бора?
Исследования показали, что медь и сталь хорошо сочетаются с покрытиями BNN.
2. Являются ли нанолисты нитрида бора лучшими аналогами графена?
Да, листы нитрида бора превосходят графен благодаря своей превосходной химической и термической стойкости. Они являются отличными электроизоляторами, не вступая в реакцию с металлом, находящимся под ними. Однако графен вызывает гальваническую коррозию с металлом, находящимся под ними.
3. Каковы недостатки нанолистов нитрида бора?
Нанолисты BN стоят дороже традиционных методов защиты от коррозии. Кроме того, необходимо быть уверенным в качестве металла, на который будет наноситься покрытие.
4. Являются ли нанолисты нитрида бора лучшими, чем традиционные методы предотвращения коррозии?
Да, BNN лучше благодаря своей исключительной термической стабильности, широкой запрещенной зоне, химической стабильности и механической прочности. Они также обладают низкой электропроводностью, впечатляющей стойкостью к тепловым ударам и высокой диэлектрической проницаемостью.
Проблема коррозии
Коррозия — это постепенное ухудшение химических и электрохимических свойств металла под воздействием коррозионных агентов, таких как вода, кислород и хлорид-ионы. В конечном итоге металл теряет блеск, механическую прочность и целостность.
Традиционные методы защиты от коррозии, похоже, не улучшают коррозию, Ежегодные потери во всем мире составляют около 3% мирового ВВП [2] (валовой внутренний продукт).
Будущие перспективы нанолистов нитрида бора
Эта статья развенчивает давнее убеждение, что компании всегда несут убытки из-за коррозии. Наноматериалы меняют это мнение.
Нанолисты нитрида бора — это новая технология, исследования которой находятся на начальной стадии. Тем не менее, физики обнаружили огромные возможности наноматериалов для защиты металлов от коррозии и других промышленных применений, таких как медицина, энергетика и защита окружающей среды.
В материаловедении [3] наночастицы или наноматериалы имеют многообещающее будущее в нанотехнологиях. Именно здесь наночастицы позволят создавать самовосстанавливающиеся и самоорганизующиеся материалы. Инженеры будут использовать наномеханику для создания мостов и инфраструктуры.
Наномедицина [4] в настоящее время достигла значительных успехов, поскольку врачи, похоже, нашли сложный способ лечения хронических заболеваний, таких как рак и опухоли.
Поговорите с нами!
Посетите наш веб-сайт Чтобы узнать больше о нанолистах нитрида бора и других современных промышленных материалах, вы также можете поговорите с нами сегодня и начните свой план защиты от коррозии с помощью футуристического наноматериала!