Нитрид бора — бинарное соединение бора и азота . Химическая формула: B N . Кристаллический нитрид бора изоэлектронен углероду и, подобно ему, существует в нескольких полиморфных модификациях.

Аллотропы

• 
  α-BN, гексагональный
• 
  α-BN, гексагональный
• 
  β-BN, структура типа сфалерита
• 
  w-BN, структура типа вюрцита

Известны следующие аллотропные модификации нитрида бора:

• гексагональная (α) — h-BN, ( белый графит — белый, похожий на тальк порошок, имеет гексагональную , графитоподобную кристаллическую структуру, температура плавления 3000 °C, полупроводник , применяется в качестве твёрдой высокотемпературной смазки);
• кубическая (β) типа сфалерита , подобная алмазу : эльбор ( боразон , кубонит , кингсонгит , плотность боразона 3,51 г/см³.);
• плотная гексагональная (w), типа вюрцита , подобная лонсдейлиту .

Нитрид бора также может существовать в виде разнообразных аморфных модификаций, а также гексагональных и монослоёв .

Физические свойства

Теплопроводность гексагональной формы при нормальных условиях достигает 400 Вт/(м·К) для определённого направления в кристалле хорошего качества , хотя она гораздо меньше для других направлений в кристалле и для порошков и отличается для других форм BN. Хорошо диспергируется в расплавах и пастообразных композициях. Твёрдость β-формы по Моосу равна 9,5.

Химические свойства

Нитрид бора не окисляется кислородом до ~700 °C, разрушается в горячих растворах щелочей с выделением аммиака. Со фтороводородом образует NH ₄ [BF ₄ ], со фтором — BF ₃ и N ₂ .

Нетоксичен.

Получение

Нитрид бора получают реакцией оксида бора B ₂ O ₃ с аммиаком NH ₃ при температуре ~2000 °C, плазмохимически, когда в струю азотной плазмы при 5000—6100 К подаётся аморфный бор, а также при пиролизе при 1300—2300 К смеси летучих соединений азота и бора.

Применение

Эльбор применяется как высококачественный абразивный материал, по многим параметрам превосходящий алмаз : например, он не растворяется в железе при нагревании, что позволяет использовать его для высокопродуктивной обработки стали. Продукция с покрытием из нитрида бора востребована для черновой и финишной обработки деталей в первую очередь в таких отраслях как тяжелое машиностроение, автомобилестроение, добывающая промышленность, строительство. Также может применяться в качестве наполнителя, улучшающего теплопроводность, способного работать без смазки, в электроизоляционных материалах, в частности, в изоляции электрических машин .

Нитрид бора с гексагональной решёткой (hBN) — перспективный материал для создания оптических микроскопов повышенного разрешения. Поляритоны, образующиеся на поверхности кристалла, сконструированного из чистого на 99 % изотопа бора, позволяют многократно понизить дифракционный предел и достичь разрешений порядка десятков и даже единиц нанометров .

Нанотрубки из нитрида бора – перспективный материал для создания литийсерных аккумуляторов. Они позволяют повысить надёжность работы и стабильность батарей, в ином случае страдающих от быстрого разрушения при циклах зарядки и разрядки .

Мишень из нитрида бора используется в перспективных установках для иницированных лазером ядерных реакций.

Примечания

Литература

• Кнунянц И. Л. и др. т.1 А-Дарзана // Химическая энциклопедия. — М. : Советская энциклопедия, 1988. — 623 с. — 100 000 экз.
• Берлин А. А. Полимерные Композиционные Материалы: свойства, структура, технологии. — Спб.: Профессия, 2008. — 560 с.
• Дигонский С. В. Газофазные процессы синтеза и спекания тугоплавких веществ. — Москва, ГЕОС, 2013 г, 462 с.

Ссылки

• от 25 сентября 2020 на Wayback Machine // ПостНаука