Metodo di produzione del nitruro di boro

Metodo di sintesi ad alta temperatura e alta pressione
Nel 1957, Wentorf sintetizzò per la prima volta artificialmente il BN cubico. Quando la temperatura è vicina o superiore a 1700 gradi e la pressione minima è 11~12GPa, il nitruro di boro esagonale puro (HBN) viene trasformato direttamente in nitruro di boro cubico (CBN). Successivamente, le persone hanno scoperto che l'uso di catalizzatori può ridurre notevolmente la temperatura e la pressione di trasformazione. I catalizzatori comunemente utilizzati sono: metalli alcalini e alcalino-terrosi, nitruri alcalini e alcalino-terrosi, fluoronitruri alcalino-terrosi, sali di borato di ammonio e fluoruri inorganici. Tra questi, la temperatura e la pressione richieste per il sale di borato di ammonio come catalizzatore sono le più basse. La pressione richiesta è 5GPa a 1500 gradi e l'intervallo di temperatura è 600~700 gradi quando la pressione è 6GPa. Si può vedere che, sebbene l'aggiunta di catalizzatori possa ridurre notevolmente la temperatura e la pressione di trasformazione, la temperatura e la pressione richieste sono ancora relativamente elevate. Pertanto, l'attrezzatura per la sua preparazione è complessa e il costo è elevato, e la sua applicazione industriale è limitata.
Metodo di sintesi chimica da vapore
Nel 1979, Sokolowski ha utilizzato con successo la tecnologia del plasma a impulsi per preparare una pellicola di nitruro di boro cubico (CBN) a bassa temperatura e bassa pressione. L'attrezzatura utilizzata è semplice e il processo è facile da implementare, quindi si è sviluppato rapidamente. Sono emersi vari metodi di deposizione da vapore. Tradizionalmente, si riferisce principalmente alla deposizione chimica da vapore termico. Il dispositivo sperimentale è generalmente composto da un tubo di quarzo resistente al calore e da un dispositivo di riscaldamento. Il substrato può essere riscaldato da un forno di riscaldamento (CVD a parete calda) o da riscaldamento a induzione ad alta frequenza (CVD a parete fredda). Il gas di reazione si decompone sulla superficie del substrato ad alta temperatura e contemporaneamente si verifica una reazione chimica per depositare la pellicola. Il gas di reazione è una miscela di BCl3 o B2H4 e NH3.
Metodo di sintesi idrotermale
Questo metodo utilizza l'acqua come mezzo di reazione in un ambiente di reazione ad alta temperatura e alta pressione in un'autoclave, in modo che le sostanze solitamente insolubili o insolubili vengano disciolte e la reazione possa anche essere ricristallizzata. La tecnologia idrotermale ha due caratteristiche. Una è la sua temperatura relativamente bassa e l'altra è che viene eseguita in un contenitore chiuso per evitare la volatilizzazione dei componenti. Come metodo di sintesi a bassa temperatura e bassa pressione, viene utilizzato per sintetizzare nitruro di boro cubico a bassa temperatura.
Metodo di sintesi termica del benzene
Come metodo di sintesi di nanomateriali a bassa temperatura emerso negli ultimi anni, la sintesi termica del benzene ha ricevuto ampia attenzione. Grazie alla sua struttura coniugata stabile, il benzene è un solvente eccellente per la sintesi termica del solvente. Di recente, è stato sviluppato con successo nella tecnologia di sintesi termica del benzene, come la formula di reazione:
BCl3+Li3N→BN+3LiCl
o BBr3+Li3N→BN+3LiBr
La temperatura di reazione è di soli 450 gradi. La tecnologia di sintesi termica del benzene può preparare fasi metastabili che possono essere ottenute solo in condizioni estreme ed esistono sotto pressione ultra elevata a temperature e pressioni relativamente basse. Questo metodo realizza la preparazione di nitruro di boro cubico a bassa temperatura e bassa pressione. Tuttavia, questo metodo è ancora nella fase di ricerca sperimentale ed è un metodo di sintesi con un grande potenziale applicativo.
Tecnologia autopropagante
L'energia necessaria viene fornita esternamente per indurre una reazione chimica altamente esotermica. Il sistema reagisce localmente per formare un fronte di reazione chimica (onda di combustione). La reazione chimica procede rapidamente con il supporto del calore rilasciato da sé stessa e l'onda di combustione si diffonde in tutto il sistema. Sebbene questo metodo sia un metodo tradizionale di sintesi inorganica, è stato segnalato solo negli ultimi anni per la sintesi del nitruro di boro.
Tecnologia di sintesi termica del carbonio
Questo metodo utilizza acido borico come materia prima, carbonio come agente riducente e gas di ammoniaca per nitrurare sulla superficie del carburo di silicio per ottenere nitruro di boro. Il prodotto è di elevata purezza e ha un grande valore applicativo per la preparazione di materiali compositi.
Tecnologia di sputtering a fascio ionico
Utilizzando la tecnologia di deposizione a sputtering a fascio di particelle, si ottiene un prodotto misto di nitruro di boro cubico e nitruro di boro esagonale. Sebbene questo metodo abbia meno impurità, la morfologia del prodotto è difficile da controllare a causa della difficoltà nel controllare le condizioni di reazione. C'è ancora un grande potenziale per lo sviluppo di questo metodo.
Metodo di riduzione indotta dal laser
Utilizzando il laser come fonte di energia esterna per indurre la reazione redox tra i precursori della reazione e combinare B e N per formare nitruro di boro, ma questo metodo ottiene anche una fase mista. [5]