Metode Produksi Boron Nitrida

Metode sintesis suhu tinggi dan tekanan tinggi
Pada tahun 1957, Wentorf pertama kali mensintesis BN kubik secara artifisial. Ketika suhu mendekati atau di atas 1700 derajat dan tekanan minimum adalah 11~12GPa, boron nitrida heksagonal murni (HBN) secara langsung diubah menjadi boron nitrida kubik (CBN). Kemudian, orang menemukan bahwa penggunaan katalis dapat sangat mengurangi suhu dan tekanan transformasi. Katalis yang umum digunakan adalah: logam alkali dan alkali tanah, nitrida alkali dan alkali tanah, fluoronitride alkali tanah, garam amonium borat dan fluorida anorganik. Di antara mereka, suhu dan tekanan yang diperlukan untuk garam amonium borat sebagai katalis adalah yang terendah. Tekanan yang diperlukan adalah 5GPa pada 1500 derajat, dan kisaran suhu adalah 600~700 derajat ketika tekanannya 6GPa. Dapat dilihat bahwa meskipun penambahan katalis dapat sangat mengurangi suhu dan tekanan transformasi, suhu dan tekanan yang diperlukan masih relatif tinggi. Oleh karena itu, peralatan untuk persiapannya rumit dan biayanya tinggi, serta aplikasi industrinya terbatas.
Metode sintesis uap kimia
Pada tahun 1979, Sokolowski berhasil menggunakan teknologi plasma pulsa untuk menyiapkan film boron nitrida kubik (CBN) pada suhu rendah dan tekanan rendah. Peralatan yang digunakan sederhana dan prosesnya mudah diimplementasikan, sehingga berkembang pesat. Berbagai metode deposisi uap telah muncul. Secara tradisional, ini terutama mengacu pada deposisi uap kimia termal. Perangkat eksperimen umumnya terdiri dari tabung kuarsa tahan panas dan perangkat pemanas. Substrat dapat dipanaskan oleh tungku pemanas (CVD dinding panas) atau dengan pemanasan induksi frekuensi tinggi (CVD dinding dingin). Gas reaksi terurai pada permukaan substrat suhu tinggi, dan reaksi kimia terjadi pada saat yang sama untuk mengendapkan film. Gas reaksi adalah campuran BCl3 atau B2H4 dan NH3.
Metode sintesis hidrotermal
Metode ini menggunakan air sebagai media reaksi dalam lingkungan reaksi bersuhu tinggi dan bertekanan tinggi dalam autoklaf, sehingga zat yang biasanya tidak larut atau tidak larut dapat dilarutkan, dan reaksi juga dapat direkristalisasi. Teknologi hidrotermal memiliki dua karakteristik. Salah satunya adalah suhunya yang relatif rendah, dan yang lainnya adalah dilakukan dalam wadah tertutup untuk menghindari penguapan komponen. Sebagai metode sintesis suhu rendah dan tekanan rendah, metode ini digunakan untuk mensintesis boron nitrida kubik pada suhu rendah.
Metode sintesis termal benzena
Sebagai metode sintesis nanomaterial suhu rendah yang muncul dalam beberapa tahun terakhir, sintesis termal benzena telah mendapat perhatian luas. Karena struktur konjugasinya yang stabil, benzena merupakan pelarut yang sangat baik untuk sintesis termal pelarut. Baru-baru ini, telah berhasil dikembangkan menjadi teknologi sintesis termal benzena, seperti rumus reaksi:
BCl3+Li3N→BN+3LiCl
atau BBr3+Li3N→BN+3LiBr
Suhu reaksinya hanya 450 derajat. Teknologi sintesis termal benzena dapat menyiapkan fase metastabil yang hanya dapat diperoleh dalam kondisi ekstrem dan berada di bawah tekanan sangat tinggi pada suhu dan tekanan yang relatif rendah. Metode ini mewujudkan persiapan boron nitrida kubik pada suhu rendah dan tekanan rendah. Namun, metode ini masih dalam tahap penelitian eksperimental dan merupakan metode sintesis dengan potensi aplikasi yang besar.
Teknologi perbanyakan sendiri
Energi yang diperlukan disediakan secara eksternal untuk memicu reaksi kimia yang sangat eksotermik. Sistem bereaksi secara lokal untuk membentuk front reaksi kimia (gelombang pembakaran). Reaksi kimia berlangsung cepat dengan dukungan panas yang dilepaskan oleh dirinya sendiri, dan gelombang pembakaran menyebar ke seluruh sistem. Meskipun metode ini merupakan metode sintesis anorganik tradisional, metode ini baru dilaporkan dalam beberapa tahun terakhir untuk sintesis boron nitrida.
Teknologi sintesis termal karbon
Metode ini menggunakan asam borat sebagai bahan baku, karbon sebagai agen pereduksi, dan gas amonia untuk mereduksi nitrida pada permukaan silikon karbida guna memperoleh boron nitrida. Produk ini memiliki kemurnian tinggi dan memiliki nilai aplikasi yang tinggi untuk persiapan material komposit.
Teknologi penyemprotan sinar ion
Dengan menggunakan teknologi pengendapan sputtering sinar partikel, diperoleh produk campuran boron nitrida kubik dan boron nitrida heksagonal. Meskipun metode ini memiliki lebih sedikit pengotor, morfologi produk sulit dikontrol karena sulitnya mengendalikan kondisi reaksi. Masih ada potensi besar untuk pengembangan metode ini.
Metode reduksi yang diinduksi laser
Menggunakan laser sebagai sumber energi eksternal untuk menginduksi reaksi redoks antara prekursor reaksi, dan menggabungkan B dan N untuk membentuk boron nitrida, tetapi metode ini juga memperoleh fase campuran. [5]