Productiemethode voor boornitride

Hoge temperatuur en hoge druk synthesemethode
In 1957 synthetiseerde Wentorf voor het eerst kunstmatig kubisch BN. Wanneer de temperatuur dicht bij of boven de 1700 graden ligt en de minimale druk 11~12GPa is, wordt zuiver hexagonaal boornitride (HBN) direct omgezet in kubisch boornitride (CBN). Later ontdekten mensen dat het gebruik van katalysatoren de transformatietemperatuur en -druk aanzienlijk kan verlagen. Veelgebruikte katalysatoren zijn: alkali- en aardalkalimetalen, alkali- en aardalkalinitriden, aardalkalifluoronitriden, ammoniumboraatzouten en anorganische fluoriden. Van hen zijn de temperatuur en druk die nodig zijn voor ammoniumboraatzout als katalysator het laagst. De vereiste druk is 5GPa bij 1500 graden en het temperatuurbereik is 600~700 graden wanneer de druk 6GPa is. Het is te zien dat hoewel de toevoeging van katalysatoren de transformatietemperatuur en -druk aanzienlijk kan verlagen, de vereiste temperatuur en druk nog steeds relatief hoog zijn. Daarom is de apparatuur voor de bereiding ervan complex en duur, en is de industriële toepassing ervan beperkt.
Chemische dampsynthesemethode
In 1979 gebruikte Sokolowski met succes pulsplasmatechnologie om kubische boornitride (CBN) film te bereiden bij lage temperatuur en lage druk. De gebruikte apparatuur is eenvoudig en het proces is gemakkelijk te implementeren, dus het heeft zich snel ontwikkeld. Er zijn verschillende dampdepositiemethoden ontstaan. Traditioneel verwijst het voornamelijk naar thermische chemische dampdepositie. Het experimentele apparaat bestaat over het algemeen uit een hittebestendige kwartsbuis en een verwarmingsapparaat. Het substraat kan worden verwarmd door een verwarmingsoven (hete wand-CVD) of door hoogfrequente inductieverwarming (koude wand-CVD). Het reactiegas ontleedt op het oppervlak van het hogetemperatuursubstraat en er vindt tegelijkertijd een chemische reactie plaats om de film af te zetten. Het reactiegas is een mengsel van BCl3 of B2H4 en NH3.
Hydrothermische synthesemethode
Deze methode gebruikt water als reactiemedium in een reactieomgeving met hoge temperatuur en hoge druk in een autoclaaf, zodat doorgaans onoplosbare of onoplosbare stoffen worden opgelost en de reactie ook kan worden herkristalliseerd. Hydrothermische technologie heeft twee kenmerken. Eén is de relatief lage temperatuur en de andere is dat het wordt uitgevoerd in een gesloten container om componentvervluchtiging te voorkomen. Als een synthesemethode met lage temperatuur en lage druk wordt het gebruikt om kubisch boornitride bij lage temperatuur te synthetiseren.
Benzeen thermische synthesemethode
Als een lage-temperatuur nanomateriaal synthesemethode die in de afgelopen jaren is ontstaan, heeft benzeen thermische synthese veel aandacht gekregen. Vanwege zijn stabiele geconjugeerde structuur is benzeen een uitstekend oplosmiddel voor oplosmiddel thermische synthese. Onlangs is het succesvol ontwikkeld tot benzeen thermische synthesetechnologie, zoals de reactieformule:
BCl3+Li3N→BN+3LiCl
of BBr3+Li3N→BN+3LiBr
De reactietemperatuur is slechts 450 graden. De benzeen thermische synthesetechnologie kan metastabiele fasen bereiden die alleen onder extreme omstandigheden kunnen worden verkregen en bestaan ​​onder ultrahoge druk bij relatief lage temperaturen en drukken. Deze methode realiseert de bereiding van kubisch boornitride bij lage temperatuur en lage druk. Deze methode bevindt zich echter nog in de experimentele onderzoeksfase en is een synthesemethode met een groot toepassingspotentieel.
Zelfvoortplantende technologie
De benodigde energie wordt extern geleverd om een ​​zeer exotherme chemische reactie te induceren. Het systeem reageert lokaal om een ​​chemisch reactiefront (verbrandingsgolf) te vormen. De chemische reactie verloopt snel met de ondersteuning van de warmte die door zichzelf wordt vrijgegeven, en de verbrandingsgolf verspreidt zich door het hele systeem. Hoewel deze methode een traditionele anorganische synthesemethode is, is deze pas de laatste jaren gerapporteerd voor de synthese van boornitride.
Koolstof thermische synthesetechnologie
Deze methode gebruikt boorzuur als grondstof, koolstof als reductiemiddel en ammoniakgas om te nitreren op het oppervlak van siliciumcarbide om boornitride te verkrijgen. Het product is van hoge zuiverheid en heeft een grote toepassingswaarde voor de bereiding van composietmaterialen.
Ionenbundel-sputtertechnologie
Met behulp van de depositietechnologie van deeltjesbundelsputtering wordt een gemengd product van kubisch boornitride en hexagonaal boornitride verkregen. Hoewel deze methode minder onzuiverheden heeft, is de morfologie van het product moeilijk te controleren vanwege de moeilijkheid om de reactieomstandigheden te controleren. Er is nog steeds een groot potentieel voor de ontwikkeling van deze methode.
Laser-geïnduceerde reductiemethode
Door gebruik te maken van een laser als externe energiebron wordt de redoxreactie tussen de reactieprecursoren geïnduceerd en worden B en N gecombineerd om boornitride te vormen, maar deze methode verkrijgt ook een gemengde fase. [5]