نتريد البورون – BN

• إن مركب نيتريد البورون عبارة عن مركب بلوري منتج صناعياً مكونا من عنصري البورون والنيتروجين، وهو عبارة عن مادة خزفية صناعية ذات استعمال محدود ولكنه مهم، وبشكل رئيسي يستعمل في العوازل الكهربائية وفي أدوات القطع، كما أنه مصنوع في شكلين بلوريين وهما شكل نيتريد البورون سداسي الأضلاع (H-BN) ونتريد البورون المكعب (C-BN).

• إن مركب نيتريد البورون عبارة عن مركب حراري ومقاوم كيميائيًا لكلا من البورون والنيتروجين، والشكل السداسي منه المقابل للجرافيت هو يعد الأكثر ثباتًا ونعومة بين الأشكال والهياكل المختلفة لهذا المركب، وبالتالي فإنه يستخدم كمواد تشحيم ومضاف إلى مستحضرات التجميل.

• يتم تحضير شكل (H-BN) بعدة طرق، بما في ذلك عملية تسخين أكسيد البوريك (B2O3) بالأمونيا (NH3)، كما أنه عبارة عن مسحوق بلاتي يتكون على المستوى الجزيئي من صفائح من حلقات سداسية تنزلق بسهولة عبر بعضها البعض.

• إن هذه البنية الهيكلية المشابهة لتلك الموجودة في الجرافيت المعدني الكربوني، تجعل مركب (H-BN) عبارة عن مادة ناعمة ومزيتة أيضا وهذا على العكس من الجرافيت يُلاحظ (H-BN) بسبب الموصلية الكهربائية المنخفضة والتوصيل الحراري العالي، وكثيرًا ما يتم تشكيل (H-BN) ثم ضغطه على الساخن في أشكال مثل العوازل الكهربائية والبوتقات الذائبة، كما أنه يمكن أيضًا تطبيقه مع مادة رابطة سائلة كطلاء مقاوم للحرارة لآلات معالجة المعادن أو السيراميك أو البوليمر.

• غالبًا ما يتم تصنيع هيكل (C-BN) على صورة بلورات صغيرة من خلال عملية تعريض هيكل (H-BN) لضغط عالي جدا أي حوالي ستة إلى تسعة جيجا باسكال، بالإضافة إلى درجة حرارة مقدارها 1500 درجة إلى 2000 درجة مئوية، أو 2730 درجة إلى 3630 درجة فهرنهايت.

• إن هيكل (C-BN) يعد في المرتبة الثانية بعد الماس في الصلابة، حيث أنه يقترب من الحد الأقصى 10 على مقياس صلابة موس، وغالبًا ما يتم ربطه مثل الماس الصناعي بأدوات القطع المعدنية أو الخزفية المعدنية من أجل تشكيل الفولاذ الصلب، ونظرًا لارتفاع درجة حرارة الأكسدة أي أكثر من 1900 درجة مئوية، أو 3450 درجة فهرنهايت، فإن درجة حرارة تشغيله تكون أكبر بكثير من الماس الذي يتأكسد فوق 800 درجة مئوية، أو 1،475 درجة فهرنهايت.

• لقد تمت دراسة عدة طرق من أجل عملية تخليق مركب نيتريد البورون، وهناك قائمة جزئية توضح الطرق المعممة من أجل إنتاج نيتريد البورون سداسي الأضلاع معطاة هنا أيضًا: النترات المباشرة للبورون حسب المعادلة التالية، علما أن هذه الطريقة محدودة وذلك لأن البورون النقي عبارة عن عنصر مكلف كما أن نتريد العنصر غير متجانس حتى في درجات الحرارة العالية:

2B + N2= 2BN

• تتفاعل بوريدات الفلزات القلوية أو بوريدات فلز الأرض القلوية بالسيليكون و / أو الألومنيوم أو سبائكها، بينما توجد مخاليط من أكسيد فلز قلوي وبورات فلز قلوي أو ثلاثي أكسيد البورون في جو يحتوي على النيتروجين عند درجة حرارة تتراوح بين 200-1200 درجة مئوية.

• يتم ترشيح المنتج بعد التفاعل من أجل إزالة الأملاح المعدنية القلوية القابلة للذوبان في الماء، ومع ذلك تتطلب هذه الطريقة تحضير مواد البدء وخطوة ترشيح مملة من أجل إزالة شوائب هيدروكسيد ثلاثي الفلزات صعبة الذوبان.

• من خلال التفاعلات التي تنطوي على تكوين مركبات نيتريد البورون العضوية كعناصر تفاعل وسيطة، ينتج عن التحلل الكربوني الذي ينتج عنه نيتريد البورون بهذه الطريقة، تم الحصول على مسحوق نيتريد البورون عالي النقاء عند درجات حرارة أقل من تلك الخاصة بالتقنيات التقليدية على نطاق معمل.