Nitrid boritý

Další názvy: Boron Nitride, BN

Skóre škodlivosti: 2 (Deriváty přírodních látek)

Nitrid boritý: všestranný materiál s pozoruhodnými vlastnostmi

Nitrid boritý je anorganická sloučenina složená z boru a dusíku, která patří do skupiny tepelně odolných a chemicky stabilních látek. Mezi běžné synonymní názvy patří bor-nitrid, bórnitrid nebo také jeho anglický název boron nitride. Díky svým unikátním fyzikálním a chemickým vlastnostem nachází široké uplatnění v průmyslu i technologiích. Sloučenina je známa pod CAS číslem 10043-11-5.

Chemické vlastnosti

Systematický název této látky je nitrid boritý, chemický vzorec BN. Podle způsobu přípravy existuje ve více krystalických modifikacích, mezi nimiž jsou nejznámější hexagonální nitrid boritý (h-BN) a kubický nitrid boritý (c-BN). Hexagonální forma má vrstvenou strukturu podobnou grafitu, zatímco kubická verze je svou tvrdostí srovnatelná s diamantem.

Nitrid boritý je bílá, bezbarvá krystalická látka bez zápachu. Taje při velmi vysoké teplotě okolo 2973 °C, což mu zajišťuje výbornou tepelnou stabilitu. Je elektrickým izolantem, ale zároveň výborně vede teplo. Ve vodě ani v běžných organických rozpouštědlech se nerozpouští a je výjimečně chemicky inertní – odolává působení většiny kyselin i zásad.

Využití a aplikace

Nitrid boritý je vysoce ceněn pro své unikátní vlastnosti, jako je vynikající tepelná vodivost, elektrická izolace, chemická odolnost a mechanická pevnost. Právě díky této kombinaci vlastností se používá v celé řadě průmyslových i technických aplikací.

V elektronice slouží jako dielektrický materiál, často jako substrát při výrobě polovodičových součástek nebo v izolačních vrstvách mikročipů. V oblasti kosmických a leteckých technologií bývá nitrid boritý využíván jako ochranný povrch díky své vysoké tepelné odolnosti a nízké reaktivitě i ve vakuu. Jako mazivo se používá hexagonální forma BN, zejména tam, kde selhávají běžné oleje a tuky – například ve vakuu, vysokých teplotách či agresivním prostředí.

Díky svému kosmetickému vzhledu se hexagonální nitrid boritý přidává i do dekorativní kosmetiky, zejména jako složka make-upů, pudrů a rtěnek. Jeho schopnost rozptylovat světlo a zároveň zajišťovat jemnou texturu přináší produktům hedvábný efekt. Na stránkách Ferwer lze najít více o tom, jak jakostní minerální složky, včetně nitridu boritého, ovlivňují výslednou konzistenci a příjemnost používání kosmetických přípravků.

V pokročilých materiálových technologiích se nitrid boritý používá i jako plnidlo v kompozitních materiálech nebo jako výstelka pecí, protože odolává vysokým teplotám a korozi.

Přirozený výskyt a výroba

Nitrid boritý se v přírodě vyskytuje jen velmi vzácně, přirozený minerál s tímto složením se nazývá boronitrit. Většina komerčně používaného BN je však vyráběna synteticky.

Průmyslová výroba probíhá nejčastěji reakcí bóru (či jeho oxidů) s dusíkatými sloučeninami, např. plynným amoniakem (NH₃) nebo dusíkem (N₂), při vysokých teplotách (nad 1000 °C). Výsledná modifikace nitridu boritého závisí na podmínkách syntézy – teplotě, tlaku a výchozích látkách. Pro výrobu kubické formy BN (c-BN), která je extrémně tvrdá, se používají vysokotlaké a vysokoteplotní podmínky, podobné těm, které vedou ke vzniku diamantů.

Bezpečnost a ekologie

Z hlediska zdravotní nezávadnosti je nitrid boritý považován za bezpečný materiál při běžném použití. Nevyvolává dráždění pokožky ani sliznic a není klasifikován jako toxický. Přesto se doporučuje vyvarovat se vdechování práškového BN, jelikož jeho mikroskopické částice mohou fyzikálně dráždit dýchací cesty, stejně jako většina práškových nerostů.

Ekologicky je nitrid boritý inertní a nepředstavuje významné nebezpečí pro životní prostředí, neboť se neúčastní běžných chemických procesů v přírodě. Vzhledem ke své stabilitě se však v přírodě prakticky nerozkládá, a proto by jeho odpadní formy měly být řádně řízeny, obvykle jako průmyslový odpad.

Zajímavosti a souvislosti

Hexagonální nitrid boritý bývá často přezdíván jako „bílý grafit" kvůli své vrstvené struktuře a lubrikačním vlastnostem, které opravdu připomínají grafit, ale je na rozdíl od něj elektricky nevodivý a opticky reflektivní. Je rovněž fotonicky aktivní – využívá se v optoelektronice např. při výrobě hluboko-ultrafialových LED diod.

Kubická forma nitridu boritého se svou tvrdostí blíží diamantu a je druhým nejtvrdším známým materiálem na světě. Proto se často používá v brusných a řezných nástrojích, jako alternativa diamantu, nebo dokonce pro obrábění diamantů.

V nedávných letech byl nitrid boritý zkoumán i jako 2D materiál (stejně jako grafen). Díky kombinaci vlastností – stabilita, chemická netečnost a výborné dielektrické chování – se stal klíčovou součástí při vývoji budoucích nanotechnologií a elektronických zařízení, jak uvádí například University of Manchester.

Shrnutí

Nitrid boritý je materiál s výjimečnými vlastnostmi, jenž nachází uplatnění jak v průmyslu, tak v jemné kosmetice nebo elektronice. Ať už se jedná o jeho hexagonální formu pro maziva a kosmetiku, nebo extrémně tvrdý kubický typ pro obrábění, jeho přínos je zřejmý. Díky jeho stabilitě, bezpečnosti a funkční variabilitě je bor-nitrid fascinujícím příkladem technologicky klíčové chemické látky 21. století.