Bornitrid: Bijeli grafen pokreće tehnologiju sljedeće-generacije

1. Šta je bor nitrid?

Bornitrid pokazuje nekoliko polimorfa, sličnih ugljeniku, od kojih su najznačajniji:

1. Heksagonalni borov nitrid (h-BN): Ovo je najčešći oblik nalik grafiti-, zbog čega je dobio nadimak "bijeli grafen". Njegova slojevita struktura sastoji se od atoma bora i dušika raspoređenih u heksagonalnu rešetku saća unutar svakog sloja, sa slabim van der Waalsovim silama koje drže slojeve zajedno. h-BN je mekan, odlično čvrsto mazivo i odličan toplotni provodnik dok je električni izolator.
2. Kubni borov nitrid (c-BN): Ova struktura je analogna dijamantu i drugi je najtvrđi poznati materijal nakon dijamanta. Za razliku od dijamanta, c-BN ne reaguje sa metalima na bazi gvožđa-na visokim temperaturama, što ga čini idealnim za mašinsku obradu gvozdenih materijala.
3. Wurtzit bor nitrid (w-BN): Slično c-BN, ovaj rijedak polimorf također posjeduje ekstremnu tvrdoću.

Među njima, heksagonalni bor nitrid (h-BN) je u fokusu većine istraživanja i aplikacija zbog svoje relativne lakoće sinteze i širokog spektra upotrebe.

2. Izuzetna svojstva bor nitrida

Široka primjena Bor nitrida proizlazi iz njegovih izvanrednih fizičkih i hemijskih svojstava:

· Visoko-Temperaturna stabilnost: Može izdržati temperature do 3000 stepeni u inertnoj atmosferi bez topljenja ili raspadanja.
· Odlična toplotna provodljivost: h-BN je dobar provodnik toplote dok je električni izolator, retka i vredna kombinacija.
· Superiorna električna izolacija: Ima visoku otpornost na proboj i otpornost volumena.
· Dobra mazivost: Njegova slojevita struktura daje mu nizak koeficijent trenja, što ga čini efikasnim čvrstim mazivom u okruženjima sa visokim-temperaturama i visokim{1}}pritiskom.
· Jaka hemijska inertnost: Veoma je otporan na većinu rastopljenih metala, šljake, stakla, kiselina i alkalija.
· Niska dielektrična konstanta i gubitak: ovo ga čini odličnim za visoko{0}}elektronske aplikacije.
· Sposobnost apsorpcije neutrona: izotop bora-10 ima visok poprečni presjek hvatanja termalnih neutrona, što ga čini korisnim u nuklearnoj industriji.

3. Široka{1}}primjena bor nitrida

Koristeći ova svojstva, borov nitrid igra ključnu ulogu u nekoliko naprednih polja:

1. Elektronika i poluvodiči

· Materijali za upravljanje toplinom: Koriste se kao punilo u polimerima, keramici ili kompozitima metalne matrice za stvaranje toplinski provodljivih, ali električno izolirajućih hladnjaka, podloga i materijala za inkapsulaciju za 5G komunikacije, LED diode, CPU i GPU.
· 2D izolaciona podloga: h-BN nano listovi su idealna podloga za grafen i druge-dimenzionalne elektronske uređaje, pomažući da se očuva njihova visoka mobilnost nosača i poboljšaju performanse.
· Duboka-Emisija i detekcija ultraljubičastog svjetla: h-BN se može konstruirati tako da ima direktan pojas, omogućavajući njegovu upotrebu u dubokim-ultraljubičastim (DUV) laserima i detektorima za primjenu u sterilizaciji, zdravstvu i ne-linijskoj{{4}svetlosnoj komunikaciji.{5}}

2. Visoka-temperatura i ekstremna okruženja

· Visoko-Mazivo za visoke temperature: Koristi se kao prah ili premaz za efikasno podmazivanje u uslovima visoke-temperature, visokog-opterećenja ili vakuuma gdje tečna maziva ne uspijevaju (npr. zrakoplovni motori, metalurški kalupi).
· Vatrostalni materijali i lončići: Koriste se za oblaganje visoko-peći na visokim temperaturama, lončića za topljenje i isparavanje metala, rast kristala i proizvodnju staklenih vlakana zbog svoje ne-reaktivnosti sa većinom talina.
· Termalni premazi u spreju: Nanose se na metalne površine za stvaranje zaštitnih premaza koji su otporni na toplinu-otporni na koroziju-otporni na oksidaciju-i električnu izolaciju.

3. Hemijska industrija i industrija materijala

· Komponente otporne na koroziju-: Koriste se za proizvodnju zaptivki, ventila i dijelova za pumpe koje rukuju korozivnim hemikalijama.
· Kompozitno ojačanje: dodaje se keramici, smoli ili metalima kako bi se istovremeno poboljšala njihova toplotna provodljivost, mehanička čvrstoća i otpornost na toplotu.

4. Kozmetika i lična njega

· Efekat "mekog fokusa": Fini h-BN prah ima jedinstvenu-sposobnost raspršivanja svjetlosti. Kada se doda u podloge i pudere za lice, pomaže pri zamagljivanju finih linija i pora, stvarajući meki-efekat fokusa koji poboljšava izgled, te je pogodan za kožu-

5. Nuklearna industrija

· Štapovi za apsorpciju i kontrolu neutrona: Njegov sadržaj bora se koristi u kontrolnim šipkama nuklearnog reaktora, zaštitnim materijalima i posudama za zadržavanje otpada.

4. Zaključak i izgledi

Bor nitrid, posebno heksagonalni bor nitrid, zauzeo je kritičnu nišu u naprednim poljima gdje tradicionalni materijali ne uspijevaju, zahvaljujući svojoj jedinstvenoj matrici svojstava-"termički provodljiv, ali električno izolirajući", "toplo-otporan, ali podmazujući." Od hlađenja čipova u našim pametnim telefonima do zaštite svemirskih letjelica tokom ulaska u atmosferu; od omogućavanja efikasnijih uređaja za UV sterilizaciju do davanja blistave kože našoj svakodnevnoj kozmetici, prisustvo bor nitrida je široko rasprostranjeno i raste. Kako tehnike sinteze napreduju i troškovi se smanjuju, ovaj "bijeli grafen" spreman je za otključavanje još transformativnijih aplikacija, učvršćujući svoju ulogu temeljnog materijala za sljedeću tehnološku revoluciju.