אבקת בורון
| בּוֹר | |
| הוֹפָעָה | חום-שחור |
| שלב ב-STP | מוּצָק |
| נקודת התכה | 2349 קלווין (2076 מעלות צלזיוס, 3769 מעלות פרנהייט) |
| נקודת רתיחה | 4200 קלווין (3927 מעלות צלזיוס, 7101 מעלות פרנהייט) |
| צפיפות נוזלית (ב-mp) | 2.08 גרם/סמ"ק |
| חום ההיתוך | 50.2 קילו-ג'אול/מול |
| חום האידוי | 508 קילו-ג'אול/מול |
| קיבול חום מולרי | 11.087 ג'ול/(מול·קל) |
מפרט ארגוני עבור אבקת בורון
| שם המוצר | רכיב כימי | גודל חלקיקים ממוצע | הוֹפָעָה | ||||||
| אבקת בורון | ננו בורון ≥99.9% | חמצן כולל ≤100ppm | מתכת יון (Fe/Zn/Al/Cu/Mg/Cr/Ni) / | D50 50~80 ננומטר | אבקה שחורה | ||||
| אבקת בורון קריסטל | גביש בורון ≥99% | מגנזיום≤3% | Fe≤0.12% | אל≤1% | סידן ≤0.08% | סילייום ≤0.05% | נחושת ≤0.001% | רשת -300 | אבקה חומה בהירה עד אפורה כהה |
| אבקת בורון אמורפי | בורון לא גבישי ≥95% | מגנזיום≤3% | בורון מסיס במים ≤0.6% | חומר בלתי מסיס במים ≤0.5% | מים וחומרים נדיפים ≤0.45% | גודל סטנדרטי 1 מיקרון, גודל אחר זמין לפי בקשה. | אבקה חומה בהירה עד אפורה כהה | ||
חבילה: שקית נייר אלומיניום
אחסון: יש לשמור בתנאי ייבוש אטומים ולהפריד מכימיקלים אחרים.
מהם היישומים הספציפיים של בורון גבישי?
א. תעשיית הגרעין
משמש כחומר לבקרת תגובת נויטרונים בכורים גרעיניים לוויסות מהירות נויטרונים ולשמירה על פעילות יציבה של הכור.
-ממנף את יכולת ספיגת הנויטרונים יוצאת הדופן של בורון גבישי כדי להפחית או להתאים ביעילות את שטף הנויטרונים, ובכך להבטיח את בטיחותן של מערכות אנרגיה גרעיניות.
II. יישומי מוליכים למחצה
-דופנט מסוג P
כיסוד מקבוצה III, בורון גבישי מכניס רמות קולטן לסיליקון ומשמש כחומר הסימום המרכזי לייצור מוליכים למחצה מסוג P. באמצעות תהליכי השתלת יונים או דיפוזיה, שליטה מדויקת בריכוז הסימום מאפשרת יצירת בארות או מצעים מסוג P במכשירים הכוללים דיודות, טרנזיסטורי אפקט שדה (FETs) וטרנזיסטורים דו-קוטביים בעלי שער מבודד (IGBTs).
הכנת סיליקון חד-גבישי מסוג P
במהלך גידול סיליקון חד-קריסטלי בשיטת צ'וכרלסקי (CZ) או אזור מצופה (FZ), מוסיפים כמויות זעירות של בורון גבישי בעל טוהר גבוה להמסת הסיליקון הפולי-קריסטלי בעל הטוהר הגבוה. תוך מינוף אפקט ההפרדה של בורון בסיליקון, מתקבלים גבישי סיליקון יחידים מסוג P בעלי התנגדות נשלטת. גבישים יחידים כאלה משמשים כחומרי מצע בסיסיים עבור התקנים בדידים, מעגלים משולבים אנלוגיים והתקני מוליכים למחצה להספק.
חומר מקור לגבישים בודדים של סיליקון מסוממים בבורון
כמקור בורון טהור, ניתן להשתמש בבורון גבישי לייצור גבישי סיליקון יחידים עם ריכוזי בורון מוגדרים באמצעות סימום משותף בהמסה. בהשוואה למקורות בורון אחרים (למשל, בוראן, בורון טריברומיד), בורון גבישי מציע יציבות טוהר ואחידות סימום מעולים, מה שהופך אותו למתאים לדרישות מצע מותאמות אישית בהתקני מוליכים למחצה בעלי ביצועים גבוהים כגון גלאים ושבבי כוח במתח גבוה.
דרישות טוהר
כדי להבטיח פרופילי סימום מדויקים ותפוקת התקן גבוהה, בורון גבישי חייב לעמוד בדרישות טוהר ברמת מוליכים למחצה (בדרך כלל ≥99.9999%, כלומר, 6N ומעלה). זיהומי מתכת (למשל, Fe, Cu, Na) חייבים להיות מבוקרים ברמת ppb, עם מגבלות מחמירות על זיהומים של יסודות קלים כמו פחמן וחמצן. בדומה לסמים מסוג N, כולל זרחן, אנטימון וארסן, בורון גבישי וסביבת המגע שלו עם סיליקון חייבים להיות מטופלים בתנאים נקיים במיוחד.
ג. אופטיקה
-מנצל את התכונות האופטיות הלא ליניאריות המצוינות שלו כדי להשיג פונקציות הכוללות אפנון אור, סריקת תדרים והכפלת תדרים.
-מיושם בייצור מכשירים אופטיים כגון מודולטורים אופטיים, מסרקי תדר אופטיים ולייזרים.
-משמש כמדיום הגבר עבור לייזרים אינפרא אדום, בעל חתך פליטה גדול וטווח ספקטרלי רחב של עירור.
IV. חומרים בעלי קשיות גבוהה
-משמש בייצור שלבורון קרביד (B₄C), חומר קרמי קשיח במיוחד בעל עמידות מעולה בפני שחיקה ויציבות בטמפרטורה גבוהה, הנמצא בשימוש נרחב באפודי מגן, כלים קשים, חומרי שוחקים וקרמיקה עמידה בפני שחיקה.
-משמש בייצור שלתרכובות בורון גרפיט (B₉), בעלי מבנה דמוי גרפיט, מוליכות חשמלית גבוהה ויציבות תרמית, המתאימים לחומרי קלסר מוליכים בעלי ביצועים גבוהים, חומרים לניהול תרמי וחומרי חיכוך.
V. צבא וחלל
חומרים קרמיים מבורון טהורים במיוחד, עמידים בפני בליסטיקה
מעכבי בורון בעלי טוהר גבוה
חומרי ריתוך בורון בעלי טוהר גבוה
חומרי נפץ בורון בעלי טוהר גבוה
-דלקי רקטה עשירים בדלק בורון/דלי חמצן בטוהר גבוה
ו. סגסוגות ומטלורגיה
סגסוגות בורון-נחושת בעלות טוהר גבוה
סגסוגות בורון-טיטניום בעלות טוהר גבוה
יהלום פוליקריסטלי מסומם בורון בעל טוהר גבוה
-בורון טוהר גבוה כלי עבודה קשים במיוחד עמידים בפני שחיקה
-לוחות פלדה עמידים בפני קורוזיה מבורון טהור במיוחד
סגסוגות בורון-ניקל בעלות טוהר גבוה
סגסוגות בורון-כרום טהורות במיוחד
סגסוגות ליתיום-בורון (לחומרי סוללות מהדור הבא)
סגסוגות מוליכות-על של בורון-מגנזיום
VII. ציפויי שטח (חומרי ננו-אבקה)
אבקת ננו-ציפוי בורון בעלת טוהר גבוה מופקדת על משטחי המצע באמצעות התזה, ומקנה לרכיבים את התכונות הבאות:
עמידות בפני שחיקה
עמידות בפני קורוזיה
עמידות בטמפרטורה גבוהה
עמידות בפני חמצון
עמידות להזדקנות
-עומד בדרישות התפעול הקיצוניות של מנועי חלל וסביבות קשות אחרות (למשל, תכונות אופטואלקטרוניות, מגנטיות).
מהם היישומים האופייניים של בורון אמורפי?
א. דלקים וגזים עתירי אנרגיה
1. דלקי רקטות מוצקים:משמש כתוסף אנרגיה גבוהה להגברת קצב הבעירה והדחף הסגולי, מתאים לטילים טקטיים ולמערכות הגברה לחלל.
2. דלקים עתירי אנרגיה לרקטות וטילים:משמש בייצור תרכובות בוראן (למשל, דיבוראן, דקאבוראן) כמרכיבים מרכזיים של דלקים נוזליים או מוצקים בעלי אנרגיה גבוהה.
II. תעשיית הגרעין
1. חומרי ספיגת נויטרונים:מינוף חתך רוחב לכידת נויטרונים תרמית גבוהה של בורון-10 (¹⁰B), המשמש במוטות בקרה של כורים גרעיניים, מערכות כיבוי חירום ושכבות מיגון נויטרונים.
2. מוני נויטרונים:מצופה על הדפנות הפנימיות של גלאים לגילוי נויטרונים תרמיים וניתוח ספקטרום אנרגיה.
3. ייצור פלדת בורון:משמש כתוסף בורון להתכת פלדות סגסוגת מיוחדות (פלדת בורון) עבור רכיבים מבניים של כורים וחלקי מיגון נויטרונים.
ג. הנדסת אלקטרוניקה וחשמל
1. אלקטרודות מצתות עבור Ignitrons:לאחר קרבוניזציה ב-2300 ℃, משמשים כחומרי קתודה עבור ליבות הצתה עם סף הצתה נמוך ועמידות גבוהה לאבלציה.
2. חומרי גלם לקתודות בעלות ביצועים גבוהיםמשמש לסינתזה של לנתן הקסבוריד (LaB₆), קתודה תרמיונית יציבה ביותר ובעלת חיים ארוכים, המשמשת במיקרוסקופים אלקטרונים ובשפופרות מיקרוגל בעלות הספק גבוה.
IV. מטלורגיה ועיבוד חומרים
1. התכת פלדת סגסוגת מיוחדת:הוספת בורון זעיר משפרת משמעותית את יכולת ההתקשות, את החוזק בטמפרטורה גבוהה ואת העמידות בפני קרינת נויטרונים של פלדה.
2. גז נבטי עבור נחושת מותכת:מסיר חמצן וגזים מומסים אחרים מנחושת מותכת כדי לשפר את המוליכות והצפיפות.
3. חומרים מחוזקים בסיבי בורון:משמש כחומר גלם מרכזי לסיבי בורון בחומרים מרוכבים לתעופה וחלל וציוד ספורט בעל ביצועים גבוהים.
V. זרזים וסינתזה כימית
1. זרזים לסינתזה אורגנית:משמש בתגובות הידרוגנציה סלקטיבית, דהידרוגנציה וסידור מחדש לשיפור התשואה והסלקטיביות.
2. זרזים לתעשיית הקרמיקה:לקדם סינטור וצפיפות בטמפרטורה נמוכה של קרמיקה בורידית (למשל, TiB₂, ZrB₂).
3. סינתזה של תרכובות בורון בעלות טוהר גבוה:משמש כמקור בורון לייצור חומצה בורית בעלת טוהר גבוה, נתרן בורוהידריד, בורון ניטריד וכימיקלים עדינים אחרים.
4. הכנת הלידים של בורון בעלי טוהר גבוה:משמש לסינתזה של BBr₃, BCl₃ וכו' בעלי טוהר גבוה, כמקורות דיפוזיה של מוליכים למחצה ודופנטים של סיבים אופטיים.
VI. מערכות בטיחות לרכב
-מפעילי כריות אוויר: משמשים כמרכיב בחומרים המייצרים גז; בעת התנגשות, הם נשרפים במהירות כדי לייצר חנקן בלחץ גבוה ולנפח את כרית האוויר.
VII. תעשיית הזיקוקים והפירוטכניקה
-סוכני אפקטים פירוטכניים: מייצר להבות ירוקות וניצוצות בהירים בעת שריפה, משמש בזיקוקים, זיקוקי איתות וקליעים לתאורה צבאית.
VIII. תחומים פרמצבטיים וביולוגיים
-חומרי ביניים פרמצבטיים: משמשים בסינתזה של תרופות המכילות בורון (למשל, בורונופנילאלנין) עבור טיפול בלכידת נויטרונים של בורון (BNCT), או כמקורות סימום לחומרים אנטיבקטריאליים.
