Bora nitrīda ražošanas metode

Augstas temperatūras un augstspiediena sintēzes metode
1957. gadā Ventorfs pirmo reizi mākslīgi sintezēja kubisko BN. Ja temperatūra ir tuvu vai augstāka par 1700 grādiem un minimālais spiediens ir 11–12 GPa, tīrs sešstūra bora nitrīds (HBN) tiek tieši pārveidots par kubisko bora nitrīdu (CBN). Vēlāk cilvēki atklāja, ka katalizatoru izmantošana var ievērojami samazināt transformācijas temperatūru un spiedienu. Parasti izmantotie katalizatori ir: sārmu un sārmzemju metāli, sārmzemju un sārmzemju nitrīdi, sārmzemju fluoronitrīdi, amonija borāta sāļi un neorganiskie fluorīdi. Starp tiem temperatūra un spiediens, kas nepieciešams amonija borāta sālim kā katalizatoram, ir viszemākie. Nepieciešamais spiediens ir 5 GPa pie 1500 grādiem, un temperatūras diapazons ir 600–700 grādi, ja spiediens ir 6 GPa. Var redzēt, ka, lai gan katalizatoru pievienošana var ievērojami samazināt transformācijas temperatūru un spiedienu, nepieciešamā temperatūra un spiediens joprojām ir salīdzinoši augsts. Tāpēc iekārtas tās sagatavošanai ir sarežģītas un augstas izmaksas, un tā rūpnieciskais pielietojums ir ierobežots.
Ķīmiskās tvaiku sintēzes metode
1979. gadā Sokolovskis veiksmīgi izmantoja impulsa plazmas tehnoloģiju, lai sagatavotu kubiskā bora nitrīda (CBN) plēvi zemā temperatūrā un zemā spiedienā. Izmantotais aprīkojums ir vienkāršs un process ir viegli īstenojams, tāpēc tas ir strauji attīstījies. Ir parādījušās dažādas tvaiku pārklāšanas metodes. Tradicionāli tas galvenokārt attiecas uz termisko ķīmisko tvaiku pārklāšanu. Eksperimentālā ierīce parasti sastāv no karstumizturīgas kvarca caurules un sildīšanas ierīces. Pamatni var sildīt ar sildīšanas krāsni (karstās sienas CVD) vai ar augstfrekvences indukcijas apkuri (aukstās sienas CVD). Reakcijas gāze sadalās uz augstas temperatūras substrāta virsmas, un tajā pašā laikā notiek ķīmiska reakcija, lai nogulsnētu plēvi. Reakcijas gāze ir BCl3 vai B2H4 un NH3 maisījums.
Hidrotermālās sintēzes metode
Šī metode izmanto ūdeni kā reakcijas vidi augstas temperatūras, augstspiediena reakcijas vidē autoklāvā, tādējādi parasti tiek izšķīdinātas nešķīstošās vai nešķīstošās vielas, kā arī reakcija var tikt pārkristalizēta. Hidrotermiskajai tehnoloģijai ir divas īpašības. Viens no tiem ir tā salīdzinoši zemā temperatūra, bet otrs ir tas, ka to veic slēgtā traukā, lai izvairītos no komponentu iztvaikošanas. Kā zemas temperatūras un zemspiediena sintēzes metodi to izmanto kubiskā bora nitrīda sintezēšanai zemā temperatūrā.
Benzola termiskās sintēzes metode
Kā zemas temperatūras nanomateriālu sintēzes metode, kas ir parādījusies pēdējos gados, benzola termiskā sintēze ir saņēmusi plašu uzmanību. Pateicoties tā stabilajai konjugētajai struktūrai, benzols ir lielisks šķīdinātājs šķīdinātāju termiskai sintēzei. Nesen tā ir veiksmīgi attīstīta benzola termiskās sintēzes tehnoloģijā, piemēram, reakcijas formulā:
BCl3+}Li3N→BN+3LiCl
vai BBr3+Li3N→BN+3LiBr
Reakcijas temperatūra ir tikai 450 grādi. Benzola termiskās sintēzes tehnoloģija var sagatavot metastabilas fāzes, kuras var iegūt tikai ekstremālos apstākļos un pastāv īpaši augstā spiedienā salīdzinoši zemā temperatūrā un spiedienā. Šī metode realizē kubiskā bora nitrīda sagatavošanu zemā temperatūrā un zemā spiedienā. Tomēr šī metode joprojām ir eksperimentālās izpētes stadijā un ir sintēzes metode ar lielu pielietojuma potenciālu.
Pašpavairošanas tehnoloģija
Nepieciešamā enerģija tiek nodrošināta ārēji, lai izraisītu ļoti eksotermisku ķīmisku reakciju. Sistēma reaģē lokāli, veidojot ķīmiskās reakcijas fronti (degšanas vilni). Ķīmiskā reakcija notiek ātri, pateicoties pašam izdalītajam siltumam, un degšanas vilnis izplatās visā sistēmā. Lai gan šī metode ir tradicionāla neorganiskās sintēzes metode, par to ir ziņots tikai pēdējos gados par bora nitrīda sintēzi.
Oglekļa termiskās sintēzes tehnoloģija
Šī metode izmanto borskābi kā izejvielu, oglekli kā reducētāju un amonjaka gāzi nitrīdam uz silīcija karbīda virsmas, lai iegūtu bora nitrīdu. Produktam ir augsta tīrības pakāpe, un tam ir liela pielietojuma vērtība kompozītmateriālu sagatavošanā.
Jonu staru izsmidzināšanas tehnoloģija
Izmantojot daļiņu staru izsmidzināšanas tehnoloģiju, tiek iegūts jaukts kubiskā bora nitrīda un sešstūra bora nitrīda produkts. Lai gan šai metodei ir mazāk piemaisījumu, produkta morfoloģiju ir grūti kontrolēt, jo ir grūti kontrolēt reakcijas apstākļus. Šīs metodes attīstībai joprojām ir liels potenciāls.
Lāzera izraisīta samazināšanas metode
Izmantojot lāzeru kā ārēju enerģijas avotu, lai izraisītu redoksreakciju starp reakcijas prekursoriem, un apvienojot B un N, veidojot bora nitrīdu, taču šī metode iegūst arī jauktu fāzi. [5]