氮化硼

米拉Senthilingam

本周,布莱恩·克莱格让我们来看第二个了。

布莱恩·克莱格

许多简单的无机化合物,如氯化钠或铁的氧化物足够熟悉,但氮化硼——还不止一个硼原子之一氮——应有的知名度远低于。这是一个非常有用的化合物,也许最好的保密的化学。在一定程度上,这是因为它不存在,直到在附近的实验室——第一次生产氮化硼十八世纪的开始,而不是用于商业用途,直到1940年代。如今,它是由主要由反应三氧化二硼或硼酸与氨(有时尿素在氮的氛围。

是什么使氮化硼特殊电子结构的相似性是最多才多艺的元素,碳,分享相同数量的电子相邻原子之间。氮化硼碳化合物的世界,有自己的相当于所有碳形式,甚至奇异的富勒烯分子,这对氮化硼可以有方块的组合,五角大楼,六角形,八角形的球状的建设。

氮化硼的两种最常用的形式是石墨和钻石的等价物。人造钻石是由石墨一样,基本的类金刚石立方氮化硼生产六角版本,通过极端的压力和温度。那么努力的结果是水晶钻石,和击败他们的碳弟兄手一些其他功能。

事实上,即使硬度而言,氮化硼可以给它闪亮的竞争优势。晶体结构的Hall-Petch效应,材料的硬度更大如果结构有一个更小的晶粒尺寸。通过处理精心挑选的氮化硼纳米颗粒,一群来自燕山大学在中国产生了立方氮化硼与一系列双域约3.8纳米厚。结果是一种物质超过最优合成钻石的硬度。

但即使没有这个曲折的过程,立方氮化硼金刚石对于某些应用程序相比有明显优势。这是不太可能经历化学反应与金属和更大的热阻力,使它理想的终极磨料。相比之下,六角形式,如石墨,使良好的润滑剂,其有限的化学反应性和稳定性意味着它发现在化妆品。不同于石墨,它不是一个好的导体,在某些应用程序中也可以是有益的。

六角形式有着非常广泛的用途。除了化妆品纳入高温陶瓷,在自润滑轴承和电子半导体衬底的层。用于激光打印机组件,铅笔,塑料和空间应用,石墨是首选,因为它没有工作所需的气体或液体分子层之间为石墨是一种有效的润滑剂。甚至涂子弹、清洁桶的氧化更直。

一个更重要的氮化硼是纤锌矿型结构形式,相同的奇怪的扭曲的晶体结构采用硫化镉和锌氧化物。从技术上讲这是更加困难比立方形式,虽然像碳当量,六方碳,它限制了实际应用。然而,发现在作为“superabrasive”,它有一个结构,提高本身的优势,因为它使用。

另一个与碳氮化硼纳米管生长的能力。这些构成一个分子厚层氮化硼卷起管,就像碳纳米管是非常强大的和光线。与碳当量,氮化硼管是绝缘体,减少化学反应和在高温下容易分解。在未来这些纳米管可能被纳入面板航空建设,增加强度但保留轻盈。一个额外的好处可能是它们的属性合并:10硼同位素时轻同位素吸收辐射,这意味着这样的碳纳米管可以作为“辐射盾牌”在未来星际任务。

总是热衷于追随碳的脚步,还有一个碳氮化硼相当于新形式,石墨烯。有时被称为“白色石墨烯”这些nanosheets氮化硼已经证明同样多才多艺。一个应用程序是消除污染水。纳米材料制成的床单能吸收自身重量的33倍油和有机溶剂,但同时它不溶于水(一个因素也使表用于自洁显示不雾凝结)。一旦饱和与污染物,加热板很容易清洗,燃烧污染物,但离开表未损坏的。

像石墨烯,近两个维度表可能广泛应用在电子、绝缘能力的石墨烯的导电性,使他们自然的伙伴,在德克萨斯的一项研究中,在别人,已经调查两种材料的堆放层生长。

在一个碳的世界是如此的现成的似乎不清楚为什么我们应该去做氮化硼的麻烦,然而在许多结构碳在自己的游戏中被人家打败。我们不会看到硼氮生命形式,因为碳的独特作用,更归功于其分子键比它的晶体结构。但对许多其他用途,本周的化合物是如此宝贵的氮化硼,而不是钻石,是材料科学家的最好的朋友。

米拉Senthilingam

科学作家布莱恩·克莱格与氮化硼的化学。下周,谨防蜗牛,信不信由你。

海伦尺度

锥形蜗牛和是最致命的海洋生物之一,产生一个地球上最复杂的毒液。当他们活着的时候和打猎,他们可以火小飞镖有毒分子含有独特的鸡尾酒。这些缓慢移动的蜗牛缺乏物理能力超过弥补他们掌握化学。

米拉Senthilingam

并发现这与海伦鳞片在下周的掌握化学的元素。在那之前,谢谢你的倾听,我米拉Senthilingam。