Nitrur de bor: el grafè blanc que impulsa les tecnologies de nova generació{0}}

1. Què és el nitrur de bor?

El nitrur de bor presenta diversos polimorfs, similars al carboni, i els més significatius són:

1. Nitrur de bor hexagonal (h-BN): aquesta és la forma més comuna i gràfica-, la qual cosa li val el sobrenom de "grafè blanc". La seva estructura en capes consisteix en àtoms de bor i nitrogen disposats en una xarxa hexagonal de bresca dins de cada capa, amb forces febles de Van der Waals que mantenen les capes juntes. h-BN és suau, un excel·lent lubricant sòlid i un gran conductor tèrmic alhora que és un aïllant elèctric.
2. Nitrur de bor cúbic (c-BN): aquesta estructura és anàloga al diamant i és el segon material més dur conegut després del diamant. A diferència del diamant, el c-BN no reacciona amb metalls a base de ferro-a altes temperatures, per la qual cosa és ideal per mecanitzar materials ferrosos.
3. Nitrur de bor wurtzita (w-BN): semblant al c-BN, aquest polimorf rar també posseeix una duresa extrema.

Entre aquests, el nitrur de bor hexagonal (h-BN) és el focus de la majoria de les investigacions i aplicacions a causa de la seva relativa facilitat de síntesi i la seva àmplia gamma d'usos.

2. Propietats excepcionals del nitrur de bor

L'àmplia aplicabilitat del nitrur de bor prové de les seves excel·lents propietats físiques i químiques:

· Alta -estabilitat a la temperatura: pot suportar temperatures de fins a 3000 graus en una atmosfera inert sense fondre's ni descompondre's.
· Excel·lent conductivitat tèrmica: h-BN és un bon conductor de la calor alhora que és un aïllant elèctric, una combinació rara i valuosa.
· Aïllament elèctric superior: té una gran resistència a la ruptura i una resistivitat de volum.
· Bona lubricitat: la seva estructura en capes li confereix un baix coeficient de fricció, el que el converteix en un lubricant sòlid eficaç en entorns d'alta-temperatura i alta-pressió.
· Forta inercia química: és altament resistent a la majoria de metalls fosos, escòries, vidres, àcids i àlcalis.
· Baixa constant dielèctrica i pèrdua: això el fa excel·lent per a aplicacions electròniques d'{0}}alta freqüència.
· Capacitat d'absorció de neutrons: l'isòtop de Bor-10 té una gran secció transversal de captura de neutrons tèrmics, cosa que el fa útil a la indústria nuclear.

3. Aplicacions-àmplies del nitrur de bor

Aprofitant aquestes propietats, el nitrur de bor té un paper clau en diversos camps avançats:

1. Electrònica i Semiconductors

· Materials de gestió tèrmica: s'utilitzen com a farciment en polímers, ceràmiques o composites de matriu metàl·lica per crear dissipadors de calor, substrats i materials d'encapsulació tèrmicament conductors però elèctricament aïllants per a comunicacions 5G, LED, CPU i GPU.
· Substrat aïllant 2D: els nanosheets h-BN són un substrat ideal per al grafè i altres dispositius electrònics bi-dimensionals, ajudant a preservar la seva alta mobilitat del portador i millorar el rendiment.
· Emissió i detecció de llum-ultraviolada profunda: h-BN es pot dissenyar per tenir una banda intercalada directa, que permet el seu ús en làsers-ultraviolats profunds (DUV) i detectors per a aplicacions en esterilització, assistència sanitària i comunicació no--de visió-.

2. Alta-temperatura i entorns extrems

· Lubricant d'alta-temperatura: s'utilitza com a pols o recobriment per proporcionar una lubricació eficaç en condicions d'alta-temperatura, càrrega-alta o buit on els lubricants líquids fallen (per exemple, motors aeroespacials, motlles metal·lúrgics).
· Refractaris i gresols: s'utilitzen per revestir forns d'alta-temperatura, gresols per fondre i evaporar metalls, creixement de cristalls i producció de fibra de vidre a causa de la seva no-reactivitat amb la majoria de les foses.
· Recobriments per polvorització tèrmica: s'apliquen a superfícies metàl·liques per crear recobriments protectors que siguin resistents a la calor-resistents a la corrosió-, a l'oxidació- i aïllants elèctricament.

3. Indústria Química i de Materials

· Components-resistents a la corrosió: s'utilitzen per fabricar segells, vàlvules i peces per a bombes que manipulen productes químics corrosius.
· Reforç compost: S'afegeix a ceràmiques, resines o metalls per millorar la seva conductivitat tèrmica, resistència mecànica i resistència a la calor simultàniament.

4. Cosmètica i Cura Personal

· Efecte "Enfocament suau": la pols fina h-BN té una capacitat-de dispersió de llum única. Quan s'afegeix als fonaments i a les pols facials, ajuda a difuminar les línies fines i els porus, creant un efecte suau-enfocat que millora l'aspecte i és agradable per a la pell-

5. Indústria nuclear

· Barres de control i absorció de neutrons: el seu contingut en bor s'utilitza en barres de control del reactor nuclear, materials de blindatge i recipients de contenció de residus.

4. Conclusió i perspectives

El nitrur de bor, especialment el nitrur de bor hexagonal, s'ha esculpit un nínxol crític en camps avançats on els materials tradicionals es queden curts, gràcies a la seva matriu de propietats única -"conductor tèrmicament però elèctricament aïllant", "resistent a la calor- però lubricant". Des de refredar els xips dels nostres telèfons intel·ligents fins a protegir les naus espacials durant la re-entrada atmosfèrica; des d'habilitar dispositius d'esterilització UV més eficients fins a donar als nostres cosmètics quotidians un acabat radiant, la presència de nitrur de bor és generalitzada i creixent. A mesura que les tècniques de síntesi avancen i els costos disminueixen, aquest "grafè blanc" està a punt per desbloquejar aplicacions encara més transformadores, consolidant el seu paper com a material fonamental per a la propera revolució tecnològica.