Нитрид бора

Перейти к навигацииПерейти к поиску
Нитрид бора
Изображение химической структуры
Общие
Систематическое
наименование		 Нитрид бора
Традиционные названия мононитрид бора, нитрид бора(III), азотистый бор, кингсонит, эльбор, боразон, киборит, кубонит
Хим. формулаBN
Рац. формула BN
Физические свойства
Состояние бесцветные кристаллы
Молярная масса24.818 г/моль
Плотность2.18 г/см³
Термические свойства
Температура
 • плавления2973 °C
Энтальпия
 • образования476.98 кДж/моль
Структура
Кристаллическая структура Гексагональная
Классификация
Рег. номер CAS10043-11-5
PubChem66227
Рег. номер EINECS233-136-6
SMILES
 
InChI
 
RTECSED7800000
ChEBI50883
ChemSpider59612
Безопасность
Токсичность нетоксично
NFPA 704
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

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

Полиморфные мобификации

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

Известны следующие полиморфные модификации нитрида бора:

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

Физические свойства

Теплопроводность гексагональной формы при нормальных условиях достигает 400 Вт/(м·К) для определённого направления в кристалле хорошего качества[3], 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 NH4[BF4], со фтором — BF3 и N2.

Нетоксичен.

Получение

Нитрид бора получают реакцией оксида бора B2O3 с аммиаком NH3 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[4].

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[5].

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[6].

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

Примечания

  1. ↑ Новый минерал: Кубонит из недр Земли. Популярная механика (3 августа 2013). — «Международная минералогическая ассоциация (IMA) на прошедшей неделе официально подтвердила открытие, сделанное международной группой учёных ещё в 2009 году: существует природная кубическая модификация нитрида бора, получившая название «кингсонгит» (qingsongite).» Дата обращения: 4 августа 2013. Архивировано 5 августа 2013 года.
  2. ↑ Iqbal Pittalwala. International Research Team Discovers New Mineral (англ.). University of California (2 августа 2013). — «Geologists at the University of California, Riverside have discovered a new mineral, cubic boron nitride, which they have named “qingsongite.” The discovery, made in 2009, was officially approved this week by the International Mineralogical Association.» Дата обращения: 4 августа 2013. Архивировано 13 августа 2013 года.
  3. ↑ Insun Jo, Michael Thompson Pettes, Jaehyun Kim, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Zhen Yao, and Li Shi. Thermal Conductivity and Phonon Transport in Suspended Few- Layer Hexagonal Boron Nitride // Nano Lett. — 2013. — Vol. 13. — P. 550−554. — doi:10.1021/nl304060g. arXiv:1302.1890.
  4. ↑ ЭБ СПбГПУ — Безбородов, Андрей Андреевич. Влияние мелкодисперсных наполнителей на теплофизические и электрически. Дата обращения: 5 мая 2020. Архивировано 24 февраля 2020 года.
  5. ↑ Гиперлинзы дадут возможность рассмотреть даже живые вирусы // онлайн-журнал x32 (13 декабря 2017) (недоступная ссылка)
  6. ↑ Австралийский стартап поможет крупным производителям наладить выпуск перспективных литийсерных аккумуляторов // 3DNews Daily Digital Digest (28 сентября 2021). Дата обращения: 28 сентября 2021. Архивировано 28 сентября 2021 года.

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