Pó de boro
| Boro | |
| Aparência | Preto-marrom |
| Fase na ETP | Sólido |
| Ponto de fusão | 2349 K (2076 °C, 3769 °F) |
| Ponto de ebulição | 4200 K (3927 °C, 7101 °F) |
| Densidade quando líquido (no ponto de fusão) | 2,08 g/cm³ |
| Calor de fusão | 50,2 kJ/mol |
| Calor de vaporização | 508 kJ/mol |
| Capacidade térmica molar | 11,087 J/(mol·K) |
Especificação empresarial para pó de boro
| Nome do produto | Componente Químico | Tamanho médio das partículas | Aparência | ||||||
| Pó de boro | Nanoboro ≥99,9% | Oxigênio total ≤100 ppm | Íon metálico (Fe/Zn/Al/Cu/Mg/Cr/Ni) / | D50 50~80nm | Pólvora negra | ||||
| Pó de boro cristalino | Cristal de boro ≥99% | Mg≤3% | Fe≤0,12% | Al≤1% | Ca≤0,08% | Si ≤0,05% | Cu ≤0,001% | -300 mesh | pó marrom claro a cinza escuro |
| Pó de boro amorfo | Boro não cristalino ≥95% | Mg≤3% | Boro solúvel em água ≤0,6% | Matéria insolúvel em água ≤0,5% | Água e matéria volátil ≤0,45% | Tamanho padrão de 1 mícron; outros tamanhos disponíveis mediante solicitação. | pó marrom claro a cinza escuro | ||
Embalagem: Saco de folha de alumínio
Armazenamento: Conservar em local seco e hermeticamente fechado, mantendo o produto químico separado.
Quais são as aplicações específicas do boro cristalino?
I. Indústria Nuclear
-Serve como material de controle de reação de nêutrons em reatores nucleares para regular a velocidade dos nêutrons e manter a operação estável do reator.
-Aproveita a excepcional capacidade de absorção de nêutrons do boro cristalino para reduzir ou ajustar eficazmente o fluxo de nêutrons, garantindo a segurança dos sistemas de energia nuclear.
II. Aplicações de Semicondutores
-Dopante do tipo P
Como elemento do Grupo III, o boro cristalino introduz níveis aceptores no silício e serve como dopante central para a fabricação de semicondutores do tipo P. Através de processos de implantação iônica ou difusão, o controle preciso da concentração de dopagem permite a formação de poços ou substratos do tipo P em dispositivos como diodos, transistores de efeito de campo (FETs) e transistores bipolares de porta isolada (IGBTs).
-Preparação de silício monocristalino do tipo P
Durante o crescimento de silício monocristalino pelos métodos Czochralski (CZ) ou Zona Flutuante (FZ), traços de boro cristalino de alta pureza são adicionados ao silício policristalino fundido de alta pureza. Explorando o efeito de segregação do boro no silício, obtêm-se monocristais de silício do tipo P com resistividade controlável. Esses monocristais atuam como materiais de substrato fundamentais para dispositivos discretos, circuitos integrados analógicos e dispositivos semicondutores de potência.
-Material de origem para monocristais de silício dopados com boro
Como fonte pura de boro, o boro cristalino pode ser usado para produzir monocristais de silício com concentrações específicas de boro por meio de codopagem por fusão. Comparado a outras fontes de boro (por exemplo, borano, tribrometo de boro), o boro cristalino oferece estabilidade de pureza e uniformidade de dopagem superiores, tornando-o adequado para requisitos de substrato personalizados em dispositivos semicondutores de alto desempenho, como detectores e chips de potência de alta tensão.
-Requisitos de Pureza
Para garantir perfis de dopagem precisos e alto rendimento dos dispositivos, o boro cristalino deve atender aos padrões de pureza de semicondutores (tipicamente ≥99,9999%, ou seja, 6N ou superior). Impurezas metálicas (por exemplo, Fe, Cu, Na) devem ser controladas em nível de ppb, com limites rigorosos para impurezas de elementos leves, como carbono e oxigênio. Assim como os dopantes do tipo N, incluindo fósforo, antimônio e arsênio, o boro cristalino e seu ambiente de contato com o silício devem ser manuseados em condições de extrema limpeza.
III. Óptica
-Utiliza suas excelentes propriedades ópticas não lineares para realizar funções como modulação de luz, varredura de frequência e duplicação de frequência.
-Aplicado na fabricação de dispositivos ópticos, como moduladores ópticos, pentes de frequência óptica e lasers.
-Serve como meio ativo para lasers infravermelhos, apresentando uma grande seção transversal de emissão e uma ampla faixa espectral de excitação.
IV. Materiais de Alta Dureza
-Utilizado na produção decarboneto de boro (B₄C), um material cerâmico ultraduro com excelente resistência ao desgaste e estabilidade em altas temperaturas, amplamente utilizado em coletes à prova de balas, ferramentas rígidas, abrasivos e cerâmicas resistentes ao desgaste.
-Utilizado na produção decompostos de boro de grafite (B₉), que possuem uma estrutura semelhante à do grafite, alta condutividade elétrica e estabilidade térmica, sendo adequadas para ligantes condutores de alto desempenho, materiais para gerenciamento térmico e materiais de fricção.
V. Militar e Aeroespacial
-Materiais balísticos de cerâmica de boro de alta pureza
-Retardantes de boro de alta pureza
-Agentes de soldagem de boro de alta pureza
-Explosivos de boro de alta pureza
-Propelentes de foguete de boro de alta pureza, ricos em combustível e pobres em oxigênio
VI. Ligas e Metalurgia
-Ligas de boro-cobre de alta pureza
-Ligas de boro-titânio de alta pureza
-Diamante policristalino dopado com boro de alta pureza
Ferramentas de boro de alta pureza, superduras e resistentes ao desgaste.
-Placas de aço de alta pureza resistentes à corrosão com boro
-Ligas de boro-níquel de alta pureza
-Ligas de boro-cromo de alta pureza
-Ligas de lítio-boro (para materiais de baterias de próxima geração)
-Ligas supercondutoras de boro-magnésio
VII. Revestimentos de Superfície (Materiais em Nanopó)
Materiais em pó de nanorrevestimento de boro de alta pureza são depositados em superfícies de substrato por meio de pulverização catódica, conferindo as seguintes propriedades aos componentes:
Resistência ao desgaste
Resistência à corrosão
Resistência a altas temperaturas
Resistência à oxidação
Resistência ao envelhecimento
-Atende aos requisitos operacionais extremos de motores aeroespaciais e outros ambientes hostis (por exemplo, propriedades optoeletrônicas e magnéticas).
Quais são as aplicações típicas do boro amorfo?
I. Combustíveis e propelentes de alta energia
1. Propelentes sólidos para foguetes:Utilizado como aditivo de alta energia para aumentar a taxa de combustão e o impulso específico, adequado para mísseis táticos e sistemas de propulsão aeroespacial.
2. Combustíveis de alta energia para foguetes e mísseis:Utilizado na produção de compostos de borano (ex.: diborano, decaborano) como componentes-chave de combustíveis líquidos ou sólidos de alta energia.
II. Indústria Nuclear
1. Materiais de Absorção de Nêutrons:Aproveitando a elevada secção de choque de captura de neutrónios térmicos do Boro-10 (¹⁰B), utilizado em barras de controlo de reatores nucleares, sistemas de paragem de emergência e camadas de blindagem de neutrónios.
2. Contadores de nêutrons:Revestido nas paredes internas de detectores para detecção de nêutrons térmicos e análise do espectro de energia.
3. Produção de aço boro:Utilizado como aditivo de boro na fundição de aços especiais de liga (aço boro) para componentes estruturais de reatores e peças de blindagem de nêutrons.
III. Engenharia Eletrônica e Elétrica
1. Eletrodos de ignição para Ignitrons:Após carbonização a 2300℃, são utilizados como materiais catódicos para núcleos de ignição com baixo limiar de ignição e alta resistência à ablação.
2. Matérias-primas para cátodos de alto desempenhoUtilizado na síntese de hexaboreto de lantânio (LaB₆), um cátodo termoiónico altamente estável e de longa duração, aplicado em microscópios eletrônicos e tubos de micro-ondas de alta potência.
IV. Metalurgia e Processamento de Materiais
1. Fundição de aço de liga especial:A adição de traços de boro melhora significativamente a temperabilidade, a resistência a altas temperaturas e a resistência à irradiação de nêutrons do aço.
2. Removedor de Gás para Cobre Fundido:Remove o oxigênio e outros gases dissolvidos do cobre fundido para aumentar a condutividade e a densidade.
3. Materiais reforçados com fibra de boro:Utilizado como matéria-prima principal para fibras de boro em compósitos aeroespaciais e equipamentos esportivos de alto desempenho.
V. Catalisadores e Síntese Química
1. Catalisadores de síntese orgânica:Utilizado em reações seletivas de hidrogenação, desidrogenação e rearranjo para melhorar o rendimento e a seletividade.
2. Catalisadores para a Indústria Cerâmica:Promover a sinterização e densificação a baixa temperatura de cerâmicas de borido (ex.: TiB₂, ZrB₂).
3. Síntese de compostos de boro de alta pureza:Utilizado como fonte de boro para produzir ácido bórico de alta pureza, borohidreto de sódio, nitreto de boro e outros produtos químicos finos.
4. Preparação de haletos de boro de alta pureza:Utilizado na síntese de BBr₃, BCl₃, etc., de alta pureza, como fontes de difusão em semicondutores e dopantes para fibras ópticas.
VI. Sistemas de Segurança Automotiva
-Iniciadores de airbag: Utilizados como componente de agentes geradores de gás; em caso de colisão, queimam rapidamente para produzir nitrogênio em alta pressão e inflar o airbag.
VII. Indústria de Fogos de Artifício e Pirotecnia
- Agentes de efeitos pirotécnicos: Produzem chamas verdes e faíscas brilhantes quando queimados, usados em fogos de artifício, sinalizadores e projéteis iluminativos militares.
VIII. Áreas Farmacêuticas e Biológicas
-Intermediários farmacêuticos: Utilizados na síntese de medicamentos contendo boro (por exemplo, boronofenilalanina) para a Terapia de Captura de Nêutrons por Boro (BNCT), ou como fontes de dopagem para materiais antibacterianos.
