Boron nitridaadalah kristal yang terdiri dari atom nitrogen dan boron. Komposisi kimianya adalah 43,6% boron dan 56,4% nitrogen, dengan empat varian berbeda: HBN, RBN, CBN, dan WBN. CBN biasanya berupa kristal berwarna hitam, coklat, atau merah tua dengan struktur sfalerit dan konduktivitas termal yang baik. Kekerasannya berada di urutan kedua setelah berlian dan merupakan bahan superkeras yang biasa digunakan sebagai bahan perkakas dan bahan abrasif. BN tahan terhadap serangan kimia dan tidak terkikis oleh asam anorganik dan air. Ikatan nitrogen boron terputus dalam alkali pekat panas. Oksidasi dimulai di udara pada suhu 1200 derajat. Dekomposisi dimulai pada suhu sekitar 2700 derajat dalam ruang hampa. Sedikit larut dalam asam pembakaran, tidak larut dalam air dingin, kepadatan relatif 2,29. Kekuatan tekannya adalah 170Mpa. Suhu pengoperasian maksimum adalah 900 derajat dalam atmosfer pengoksidasi dan 2800 derajat dalam atmosfer pereduksi tidak aktif, namun kinerja pelumas buruk pada suhu kamar. Sebagian besar sifat BN lebih baik dibandingkan bahan karbon. Untuk HBN: koefisien gesekan rendah, stabilitas suhu tinggi yang baik, ketahanan guncangan panas yang baik, kekuatan tinggi, konduktivitas termal tinggi, koefisien ekspansi rendah, resistivitas tinggi, ketahanan korosi, transmisi gelombang mikro atau inframerah.
|
Rumus Kimia |
BN |
|
Massa Tepat |
25 |
|
Berat Molekul |
25 |
|
m/z |
25 (100.0%), 24 (24.8%) |
|
Analisis Unsur |
B, 43.56; N, 56.44 |
|
|
|
|
Karakteristik bahan
CBN biasanya berupa kristal berwarna hitam, coklat, atau merah tua dengan struktur sfalerit dan konduktivitas termal yang baik. Kekerasannya nomor dua setelah berlian, merupakan bahan superkeras yang biasa digunakan sebagai bahan perkakas dan abrasif.
Boron nitridamemiliki ketahanan kimia dan tidak terkorosi oleh asam anorganik dan air. Ikatan nitrogen boron terputus dalam alkali pekat panas. Oksidasi dimulai di udara di atas 1200 derajat. Dekomposisi dimulai sekitar 2700 derajat dalam kondisi vakum. Sedikit larut dalam asam panas, tidak larut dalam air dingin, dengan massa jenis relatif 2,29. Ketika direbus dengan air, hidrolisis berlangsung sangat lambat, menghasilkan sedikit asam borat dan amonia. Ia tidak bereaksi dengan asam lemah dan basa kuat pada suhu kamar dan sedikit larut dalam asam panas. Ia hanya dapat terurai jika diolah dengan kalium hidroksida cair, dan klorin hanya dapat bereaksi dengannya dalam kondisi panas membara.
Kekuatan tekannya adalah 170MPa. Suhu pengoperasian maksimum di bawah atmosfer pengoksidasi adalah 900 derajat, sementara itu dapat mencapai 2800 derajat di bawah atmosfer pereduksi non reaktif, namun kinerja pelumasan buruk pada suhu kamar. Sebagian besar sifat BN lebih unggul dibandingkan bahan karbon. Untuk HBN: koefisien gesekan rendah, stabilitas suhu tinggi yang baik, ketahanan guncangan termal yang baik, kekuatan tinggi, konduktivitas termal tinggi, koefisien ekspansi rendah, resistivitas listrik tinggi, ketahanan korosi, transparansi gelombang mikro atau inframerah.
Struktur bahan
Sistem kristal heksagonal BN, yang paling umum adalah kisi grafit, juga memiliki varian amorf. Selain bentuk kristal heksagonal, BN memiliki bentuk kristal lainnya, antara lain r-BN, c-BN dan w-BN. Orang-orang bahkan telah menemukan kristal BN dua-dimensi yang menyerupai grafit tipis.
Yang biasa diproduksiboron nitridamemiliki struktur tipe grafit yang biasa disebut grafit putih. Tipe lainnya adalah tipe intan, yang prinsipnya mirip dengan transformasi grafit menjadi intan. BN tipe grafit dapat diubah menjadi BN tipe intan pada suhu tinggi (1800 derajat ) dan tekanan tinggi (8000Mpa) [5-18GPa]. Ini adalah jenis baru bahan superhard tahan suhu tinggi yang digunakan untuk membuat mata bor, alat gerinda, dan alat pemotong.
Metode persiapan
Pada tahun 1957, Wentorf pertama kali mensintesis BN kubik secara artifisial. Ketika suhu mendekati atau melebihi 1700 derajat dan tekanan minimum 11-12GPa, HBN murni langsung berubah menjadi CBN. Selanjutnya diketahui bahwa penggunaan katalis dapat menurunkan suhu dan tekanan transisi secara signifikan. Katalis yang umum digunakan meliputi logam alkali dan alkali tanah, nitrida alkali dan alkali tanah, fluoronitrida alkali tanah, garam amonium borat, dan fluorida anorganik. Suhu dan tekanan yang diperlukan untuk menggunakan amonium borat sebagai katalis adalah yang paling rendah, dengan tekanan 5GPa pada 1500 derajat dan kisaran suhu 600-700 derajat pada 6GPa. Dari sini terlihat bahwa meskipun penambahan katalis dapat sangat mengurangi suhu dan tekanan transformasi, suhu dan tekanan yang dibutuhkan masih relatif tinggi. Oleh karena itu, peralatan untuk pembuatannya rumit, biayanya tinggi, dan penerapan industrinya terbatas.
Pada tahun 1979, Sokolowski berhasil menyiapkan film CBN menggunakan teknologi plasma berdenyut pada suhu rendah dan tekanan rendah. Peralatan yang digunakan sederhana dan prosesnya mudah dalam penerapannya sehingga menyebabkan perkembangan pesat. Berbagai metode pengendapan uap telah muncul. Secara tradisional, ini terutama mengacu pada deposisi uap termokimia. Penyiapan eksperimental umumnya terdiri dari-tabung kuarsa tahan panas dan perangkat pemanas. Substrat dapat dipanaskan dengan tungku pemanas (CVD dinding panas) atau pemanasan induksi frekuensi tinggi (CVD dinding dingin). Gas reaksi terurai pada permukaan-substrat bersuhu tinggi dan mengalami reaksi kimia untuk membentuk lapisan film. Gas reaksinya merupakan campuran BCl3 atau B2H6 dan NH3.
Metode ini menggunakan air sebagai media reaksi dalam lingkungan reaksi-suhu dan-tekanan tinggi di dalam autoklaf, sehingga zat yang biasanya tidak larut atau sulit larut dapat larut. Reaksinya juga dapat mengalami rekristalisasi. Teknologi hidrotermal memiliki dua ciri, pertama, suhunya relatif rendah, dan kedua, dilakukan dalam wadah tertutup untuk menghindari penguapan komponen. Sebagai metode sintesis-suhu dan-tekanan rendah, metode ini digunakan untuk mensintesis BN kubik pada suhu rendah.
Sebagai metode yang baru muncul untuk mensintesis-bahan nano bersuhu rendah, sintesis termal benzena telah mendapat perhatian luas. Karena struktur terkonjugasinya yang stabil, benzena merupakan pelarut yang sangat baik untuk sintesis solvotermal dan baru-baru ini berhasil dikembangkan menjadi teknik sintesis termal benzena, seperti yang ditunjukkan pada persamaan reaksi:
BCl3 + Li3N → BN + 3LiCl
Atau BBr3+Li3N → BN+3LiBr
Suhu reaksi hanya 450 derajat , dan teknologi sintesis termal benzena dapat menyiapkan fase metastabil yang hanya dapat terjadi dalam kondisi ekstrem dan tekanan ultra-tinggi pada suhu dan tekanan yang relatif rendah. Metode ini memungkinkan persiapan kubik-suhu dan-tekanan rendahboron nitrida. Namun metode ini masih dalam tahap penelitian eksperimental dan merupakan metode sintetik yang memiliki potensi besar untuk diterapkan.
Teknologi yang berkembang biak sendiri
Dengan memanfaatkan energi eksternal untuk menginduksi reaksi kimia yang sangat eksotermik, sistem mengalami reaksi lokal untuk membentuk front reaksi kimia (gelombang pembakaran). Reaksi kimia berlangsung cepat dengan dukungan pelepasan panasnya sendiri, dan gelombang pembakaran menyebar ke seluruh sistem. Meskipun metode ini merupakan metode sintesis anorganik tradisional, metode ini baru dilaporkan dalam beberapa tahun terakhir untuk sintesis BN.
Teknologi sputtering berkas ion
Dengan menggunakan teknologi pengendapan sputtering berkas partikel, diperoleh produk campuran BN kubik dan BN heksagonal. Meskipun metode ini memiliki pengotor yang lebih sedikit, morfologi produk sulit dikendalikan karena sulitnya mengontrol kondisi reaksi. Masih terdapat potensi besar untuk pengembangan penelitian metode ini.
Teknologi sintesis termal karbon
Metode ini menggunakan asam borat sebagai bahan baku, karbon sebagai zat pereduksi, dan gas amonia untuk nitrida BN pada permukaan silikon karbida. Produk yang dihasilkan memiliki kemurnian tinggi dan nilai aplikasi yang besar untuk pembuatan material komposit.
Metode reduksi yang diinduksi laser-
Menggunakan laser sebagai sumber energi eksternal untuk menginduksi reaksi redoks antara prekursor reaksi dan menggabungkan B dan N untuk menghasilkan BN, namun metode ini juga menghasilkan fase campuran.
1. Bahan pelepas cetakan untuk pembentukan logam dan pelumas untuk menggambar logam.
2. Bahan elektrolitik dan resistif khusus dalam kondisi suhu tinggi.
3. Pelumas padat bersuhu tinggi, aditif anti aus ekstrusi, aditif untuk memproduksi material komposit keramik, material tahan api, dan aditif antioksidan, terutama untuk aplikasi yang tahan terhadap korosi logam cair, aditif penambah termal, dan bahan isolasi tahan suhu tinggi.
4. Bahan pengering penyegel panas untuk transistor dan bahan tambahan untuk polimer seperti resin plastik.
5. Dipres menjadi berbagai bentuk produk BN, yang dapat digunakan sebagai komponen-suhu tinggi,-tegangan tinggi, insulasi, dan pembuangan panas.
6. Bahan pelindung termal di luar angkasa.
7. Dengan partisipasi katalis, ia dapat diubah menjadi BN kubik yang sekeras berlian melalui perlakuan-suhu dan-tekanan tinggi.
8. Bahan struktur reaktor atom.
9. Nozel jet untuk mesin pesawat terbang dan roket.
10. Isolator untuk busur listrik-tegangan tinggi,-frekuensi tinggi, dan plasma.
11. Bahan pengemas yang mencegah radiasi neutron.
12. Bahan superkeras yang diproses dari BN, yang dapat digunakan untuk membuat-alat pemotong dan mata bor berkecepatan tinggi untuk eksplorasi geologi dan pengeboran minyak.
Bukan Hanya Perusahaan Siber & Imigrasi Tradisional
13. Cincin pemisah yang digunakan dalam metalurgi untuk baja tuang kontinyu, slot aliran untuk besi amorf, dan zat pelepas untuk aluminium cor kontinyu (berbagai zat pelepas kaca optik).
14. Membuat perahu evaporasi untuk berbagai pelapisan aluminium film kapasitor, pelapisan aluminium tabung sinar katoda, pelapisan aluminium display, dll.
15. Berbagai-kantong kemasan berlapis aluminium yang disimpan segar, dll.
16. Berbagai pelapisan aluminium anti-pemalsuan laser, bahan stempel panas merek dagang, berbagai label rokok, label bir, kotak kemasan, kotak kemasan rokok pelapisan aluminium, dan sebagainya.
17. Kosmetik digunakan sebagai bahan pengisi lipstik, yang tidak-beracun, melumasi, dan mengilap.
Boron nitridadiperkenalkan lebih dari 100 tahun yang lalu, dengan penerapan paling awal adalah BN heksagonal sebagai pelumas-bersuhu tinggi. Struktur dan sifat-sifatnya sangat mirip dengan grafit, dan juga berwarna putih bersih, oleh karena itu umumnya dikenal sebagai "grafit putih".
Keramik BN ditemukan sejak tahun 1842. Penelitian ekstensif terhadap bahan BN telah dilakukan di luar negeri sejak Perang Dunia II, dan baru pada tahun 1955 metode pengepresan panas BN dikembangkan. American Diamond Company dan United Carbon Company adalah perusahaan pertama yang memasuki produksi, memproduksi lebih dari 10 ton pada tahun 1960.
Pada tahun 1957, RH Wentrof merupakan orang pertama yang berhasil mengembangkan CBN. Pada tahun 1969, General Electric menjualnya dengan nama Borazon, dan pada tahun 1973, Amerika Serikat mengumumkan produksi alat pemotong CBN.
Pada tahun 1975, Jepang mengimpor teknologi dari Amerika dan juga menyiapkan alat pemotong CBN.
Pada tahun 1979, teknologi plasma berdenyut berhasil digunakan untuk pertama kalinya untuk menyiapkan film tipis c-BN yang diciutkan pada suhu dan tekanan rendah.
Pada akhir tahun 1990-an, masyarakat dapat membuat film tipis c-BN menggunakan berbagai metode deposisi uap fisik (PVD) dan deposisi uap kimia (CVD).
Dari perspektif domestik di Tiongkok, pembangunan telah mengalami kemajuan pesat. Penelitian mengenai bubuk BN dimulai pada tahun 1963, berhasil dikembangkan pada tahun 1966, dan mulai diproduksi serta diterapkan di industri dan teknologi mutakhir Tiongkok pada tahun 1967.
Semua yang Perlu Anda Ketahui
Untuk apa boron nitrida digunakan?
Produk Boron Nitrida banyak digunakan di berbagai industri seperti: Produksi baja dan pengecoran. Pembuatan-tungku bersuhu tinggi. Industri mikroelektronika dan semikonduktor.
Apakah boron nitrida baik untuk kulit?
Sebagai produk sintetis,bahan kimianya stabil dan dikenal aman serta lembut untuk kulit. Karena proses produksi yang dikontrol secara ketat, h-BN Tokuyama sangat murni, dengan sedikit boron yang dapat larut. Sesuai dengan Standar Kuasi-Bahan Obat Jepang 2021.
Apakah makanan boron nitrida aman?
Boron Nitrida adalah alternatif yang nyata dan sehat (bersertifikat aman kontak makanan NSF) selain PTFE atau Teflon, yang juga dapat digunakan sebagai pengisi polimer karena sifat pelumasannya yang sangat baik.
Apakah boron nitrida lebih kuat dari berlian?
Telah dilaporkan demikian18%lebih kuat dari berlian. Kecuali dinyatakan lain, data diberikan untuk bahan dalam kondisi standarnya (pada 25 derajat [77 derajat F], 100 kPa). Karena stabilitas termal dan kimia yang sangat baik, keramik boron nitrida digunakan dalam peralatan bersuhu tinggi dan pengecoran logam.
Tag populer: bubuk boron nitrida cas 10043-11-5, pemasok, produsen, pabrik, grosir, beli, harga, massal, untuk dijual