Boro nitrido gamybos metodas

Aukštos temperatūros ir aukšto slėgio sintezės metodas
1957 m. Wentorfas pirmą kartą dirbtinai susintetino kubinį BN. Kai temperatūra yra artima arba aukštesnė nei 1700 laipsnių, o minimalus slėgis yra 11–12 GPa, grynas šešiakampis boro nitridas (HBN) tiesiogiai paverčiamas kubiniu boro nitridu (CBN). Vėliau žmonės išsiaiškino, kad katalizatorių naudojimas gali labai sumažinti transformacijos temperatūrą ir slėgį. Dažniausiai naudojami katalizatoriai: šarminiai ir šarminių žemių metalai, šarminių ir šarminių žemių nitridai, šarminių žemių fluoronitridai, amonio borato druskos ir neorganiniai fluoridai. Tarp jų temperatūra ir slėgis, reikalingas amonio borato druskai, kaip katalizatoriui, yra žemiausi. Reikalingas slėgis yra 5 GPa esant 1500 laipsnių, o temperatūros diapazonas yra 600–700 laipsnių, kai slėgis yra 6 GPa. Matyti, kad nors katalizatorių pridėjimas gali labai sumažinti transformacijos temperatūrą ir slėgį, reikiama temperatūra ir slėgis vis tiek yra gana aukšti. Todėl jo paruošimo įranga yra sudėtinga ir brangi, o pramoninis pritaikymas ribotas.
Cheminės garų sintezės metodas
1979 m. Sokolowski sėkmingai panaudojo impulsinės plazmos technologiją, kad paruoštų kubinę boro nitrido (CBN) plėvelę esant žemai temperatūrai ir žemam slėgiui. Naudojama įranga paprasta, o procesas lengvai įgyvendinamas, todėl sparčiai vystėsi. Atsirado įvairių garų nusodinimo būdų. Tradiciškai tai daugiausia reiškia terminį cheminį nusodinimą garais. Eksperimentinį įrenginį paprastai sudaro karščiui atsparus kvarcinis vamzdis ir šildymo įtaisas. Pagrindas gali būti šildomas kaitinimo krosnyje (karštos sienos CVD) arba aukšto dažnio indukciniu šildymu (šaltos sienos CVD). Reakcijos dujos suyra ant aukštos temperatūros substrato paviršiaus ir tuo pačiu metu vyksta cheminė reakcija, nusodinant plėvelę. Reakcijos dujos yra BCl3 arba B2H4 ir NH3 mišinys.
Hidroterminės sintezės metodas
Šiuo metodu vanduo naudojamas kaip reakcijos terpė aukštos temperatūros, aukšto slėgio reakcijos aplinkoje autoklave, todėl paprastai ištirpsta netirpios arba netirpios medžiagos, o reakcija taip pat gali būti perkristalizuota. Hidroterminė technologija turi dvi charakteristikas. Viena iš jų yra santykinai žema temperatūra, o kita – ji atliekama uždaroje talpykloje, kad būtų išvengta komponentų išgaravimo. Kaip žemos temperatūros ir žemo slėgio sintezės metodas, jis naudojamas kubiniam boro nitridui sintezuoti žemoje temperatūroje.
Benzeno terminės sintezės metodas
Benzeno terminė sintezė, kaip žemos temperatūros nanomedžiagų sintezės metodas, atsiradęs pastaraisiais metais, sulaukė didelio dėmesio. Dėl savo stabilios konjuguotos struktūros benzenas yra puikus tirpiklis tirpiklių terminei sintezei. Neseniai ji buvo sėkmingai išvystyta į benzeno terminės sintezės technologiją, tokią kaip reakcijos formulė:
BCl3+Li3N→BN+3LiCl
arba BBr3+Li3N→BN+3LiBr
Reakcijos temperatūra yra tik 450 laipsnių. Benzeno terminės sintezės technologija gali paruošti metastabilias fazes, kurios gali būti gaunamos tik ekstremaliomis sąlygomis ir egzistuoja esant itin aukštam slėgiui, esant santykinai žemai temperatūrai ir slėgiui. Šiuo metodu kubinis boro nitridas paruošiamas žemoje temperatūroje ir žemame slėgyje. Tačiau šis metodas vis dar yra eksperimentinio tyrimo stadijoje ir yra sintezės metodas, turintis didelį pritaikymo potencialą.
Savaiminio dauginimosi technologija
Labai egzoterminei cheminei reakcijai sukelti reikalinga energija tiekiama iš išorės. Sistema lokaliai reaguoja sudarydama cheminės reakcijos frontą (degimo bangą). Cheminė reakcija vyksta greitai, palaikant savaime išsiskiriančią šilumą, o degimo banga pasklinda po visą sistemą. Nors šis metodas yra tradicinis neorganinės sintezės metodas, apie boro nitrido sintezę buvo pranešta tik pastaraisiais metais.
Anglies terminės sintezės technologija
Šis metodas naudoja boro rūgštį kaip žaliavą, anglį kaip reduktorius ir amoniako dujas į nitridą silicio karbido paviršiuje, kad gautų boro nitridą. Produktas yra labai grynas ir turi didelę pritaikymo vertę kompozitinėms medžiagoms ruošti.
Jonų pluošto purškimo technologija
Naudojant dalelių pluošto dulkinimo technologiją, gaunamas mišrus kubinio boro nitrido ir šešiakampio boro nitrido produktas. Nors šis metodas turi mažiau priemaišų, produkto morfologiją sunku kontroliuoti, nes sunku kontroliuoti reakcijos sąlygas. Vis dar yra didelis šio metodo kūrimo potencialas.
Lazerio sukeltas mažinimo metodas
Naudojant lazerį kaip išorinį energijos šaltinį redokso reakcijai tarp reakcijos pirmtakų sukelti, ir sujungiant B ir N, kad susidarytų boro nitridas, tačiau šiuo metodu taip pat gaunama mišri fazė. [5]