VẬT LIỆU VÔ CƠ TỔNG QUAN VỀ BORONITRIDE VÀ BORON CARBIDE

HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SCHOOL OF CHEMICAL ENGINEERING
Inorganic Polymers
GVHD : Trịnh Xuân Anh
SVTH :

Trần Lê Anh
Đoàn Ngọc Nam
Đỗ Quý Nhân

1


Maint contents
1.

BORON NITRIDE

2.

BORON CARBIDE


Boron nitride
 Wurtzite boron nitride: vật liệu được tạo ra trong các vụ phun trào

núi lửa và về lí thuyết cứng hơn kim cương 18%. Tuy nhiên, trong
thực tế, con người chưa từng thu được số lượng vật liệu này đủ lớn
để phục vụ việc kiểm nghiệm giả thiết này.
 Boron carbide (Bo cacbua) : Với độ cứng Mohs khoảng 9,497, nó

là một trong những vật liệu cứng nhất được biết đến, sau khối
boron nitride và kim cương .


Boron nitride
 Công thức phân tử : BN
 Khối lượng phân tử: 24,82g/mol
 Tinh thể không màu
 Mật độ: 2,1(h-BN); 3,45(c-BN) g/cm3
 Nhiệt độ nóng chảy: 2973oC thăng hoa (c-BN)
 Không tan trong nước.
 Cấu trúc tinh thể: Lục giác, sphaleritm wurtzite


Boron nitride

α–BN, hình lục giác

β–BN, cấu trúc sphalerit 

BN, cấu trúc wurtzite 


Boron nitride


Boron nitride
Dẫn nhiệt cao

Điện môi liên tục và mất tiếp tuyến thấp.

Giãn nở nhiệt thấp

Không độc hại

Chống sốc nhiệt tốt

Dễ dàng gia công - không mài mòn.

Điện trở cao

Trơ về măt hóa học.


Boron nitride
Khối Boron Nitride
Liên kết boron và nitơ nguyên tử xen kẽ
nhau tạo thành một mạng lưới liên kết tứ
diện
Các góc liên kết NBN là 109o
Trạng thái lai hóa của các nguyên tử N trong
mạng lai hóa là sp3.


Boron nitride
Dẫn nhiệt cao, chịu mài mòn và trơ hóa học.
Nhiệt độ nóng chảy cao (2973oC)
Ổn định trong không khí, nhưng bị thủy phân trong nước ...
BN + 3H2O ==> H3BO3 + NH3

Boron nitride
 Màu trắng trơn, vững chắc với cấu trúc
phân lớp, tương tự như than chì.
 Giống như các lớp của than chì hoặc
graphene, nó có cấu trúc mạng lưới liên
kết cộng hóa trị phẳng.
 Vì màu sắc của nó, đôi khi nó, gây
nhầm lẫn, được gọi là "chì trắng"


Boron nitride
 Cách điện rất tốt và rất trơ hóa chất.
 Nó tan chảy dưới áp lực ~ 3000oC.
 Các góc liên kết NBN là 120o.
 Tuy nhiên, các lớp chịu các lực với nhau bằng các lực yếu (Van der

Waal, lực lượng lưỡng cực gây ra) và khoàng cách các lớp 0,334 nm.


Boron nitride
Tổng hợp
 Boron nitride không tồn tại trong tự nhiên và do đó được tổng hợp sản xuất.

Boron nitride lục giác thu được bằng các phản ứng:
 B2O3 + 2NH3

→

 B(OH)3 + NH3 →

2BN + 3H2O

(T = 900°C)

BN + 3H2O (T = 900°C)

 B2O3 + CO (NH 2) 2→ 2BN + CO2 + 2H2O (T> 1000°C)
 B2O3 + 3Cab6 + 10N2→

20BN + 3CaO (T> 1500°C)


Boron nitride
Ứng dụng
 Linh kiện điện tử - tản nhiệt, các chất nền, cuộn dây, nguyên mẫu
 Tấm trong chế biến bán dẫn silicon
 Nồi nấu kim loại nóng chảy chân không
 Phún xạ mục tiêu.
 Ống lò vi sóng
 Con dấu ma sát thấp
 Cách điện hồ quang plasma


Boron nitride
Ứng dụng

Ống cho lò nhiệt độ cao

Cách điện cho máy giặt

BORON CArBIDE
 Bo cacbua (công thức hóa học khoảng B4C) là một vật liệu cực kỳ cứng Bo - Carbon

ceramic sử dụng trong bể áo giáp, áo chống đạn, và nhiều ứng dụng công nghiệp.
 Công thức phân tử B4C
 Khối lượng phân tử: 55,255g/mol
 Màu xám hoặc màu đen, không mùi.
 Mật độ: 2,52 g/cm3
 Nhiệt độ nóng chảy: 2763oC
 Điểm sôi: 3500oC
 Không tan trong nước.
 Cấu trúc tinh thể: Thoi


BORON CArBIDE


BORON CArBIDE
 Tính chất :

Bo cacbua được biết đến như một loại vật liệu bền có độ cứng cao, tính chất che chắn tốt chống lại
neutron, sự ổn định bức xạ ion hóa và trơ với hầu hết các hóa chất, độ cứng Vickers (38 MPa), đàn hồi
Modulus (460 MPa) và độ bền phá hủy (3,5 MPa · m ½ ) tiếp cận các giá trị của kim cương (115 GPa và
5,3 MPa · m ½)

Độ cứng.
          Khó tạo mật độ tương đối cao mà không sử dụng phương pháp thiêu kết
         Trơ với hầu hết hóa chất.  

          Mật độ thấp


BORON CArBIDE
 Tổng hợp

Bo cacbua lần đầu tiên được tổng hợp bởi Henri Moissan vào
năm 1899, bằng cách cho bo trioxide phản ứng với carbon trong một
điện lò hồ quang. Khi sử dụng cacbon, phản ứng xảy ra ở nhiệt độ
trên nhiệt độ nóng chảy của B4C và được đi kèm với giải phóng
lượng lớn khí carbon monoxide :
2B2O3 + 7C → B4C + 6 CO


BORON CArBIDE
 Ứng dụng

-Mài mòn: Do có độ cứng cao, bột Bo cacbua

được sử dụng mài mòn đánh bóng trong.
-Vòi phun: nhờ khả năng chống mài mòn tốt.
-Ứng dụng hạt nhân: Do khả năng hấp thụ neutron. Được làm vật liệu hấp thụ bức xạ neutron

phát ra trong các nhà máy hạt nhân.
-Làm áo giáp, vỏ xe tăng.