Applications hexagonales de nitrure de bore: creuset BN en céramique

Le BN hexagonal (h-BN) est le polymorphe le plus utilisé. C’est un bon lubrifiant à basse et haute température (jusqu’à 900 °C, même dans une atmosphère oxydante). Le lubrifiant h-BN est particulièrement utile lorsque la conductivité électrique ou la réactivité chimique du graphite (lubrifiant alternatif) serait problématique. Un autre avantage du h-BN par rapport au graphite est que son pouvoir lubrifiant ne nécessite pas de molécules d’eau ou de gaz piégées entre les couches. Par conséquent, les lubrifiants h-BN peuvent être utilisés même sous vide, par exemple dans des applications spatiales. Les propriétés lubrifiantes du h-BN à grain fin sont utilisées dans les cosmétiques, les peintures, les ciments dentaires et les fils de crayon.

Hexagonal BN a été utilisé pour la première fois dans les cosmétiques vers 1940 au Japon. Cependant, en raison de son prix élevé, h-BN a rapidement été abandonné pour cette application. Son utilisation a été revitalisée à la fin des années 1990 avec l’optimisation des processus de production h-BN, et actuellement h-BN est utilisé par presque tous les principaux producteurs de produits cosmétiques pour les fondations, le maquillage, les ombres à paupières, les blushers, les crayons kohl, les rouges à lèvres et autres produits de soins de la peau.

En raison de son excellente stabilité thermique et chimique, les céramiques en nitrure de bore sont traditionnellement utilisées comme pièces d’équipements à haute température. h-BN peut être inclus dans les céramiques, alliages, résines, plastiques, caoutchoucs et autres matériaux, ce qui leur confère des propriétés autolubrifiantes. Ces matériaux conviennent à la construction de roulements, par exemple, et à la sidérurgie. Les plastiques remplis de BN ont moins de dilatation thermique ainsi qu’une conductivité thermique et une résistivité électrique plus élevées. En raison de ses excellentes propriétés diélectriques et thermiques, le BN est utilisé en électronique, par exemple comme substrat pour les semi-conducteurs, les fenêtres transparentes par micro-ondes et comme matériau structurel pour les joints. Il peut également être utilisé comme diélectrique dans les mémoires résistives à accès aléatoire.

Le BN hexagonal est utilisé dans les imprimantes de processus xérographiques et laser comme couche barrière de fuite de charge du tambour photo. Dans l’industrie automobile, le h-BN mélangé à un liant (oxyde de bore) est utilisé pour sceller les capteurs d’oxygène, qui fournissent un retour d’information pour ajuster le débit de carburant. Le liant utilise la stabilité à la température unique et les propriétés isolantes de h-BN.

Les pièces peuvent être fabriquées par pressage à chaud à partir de quatre qualités commerciales de h-BN. Grade HBN contient un liant d’oxyde de bore; il est utilisable jusqu’à 550–850 °C dans une atmosphère oxydante et jusqu’à 1600 °C dans le vide, mais en raison de la teneur en oxyde de bore est sensible à l’eau. Grade HBR utilise un liant de borate de calcium et est utilisable à 1600 °C. Les grades HBC et HBT ne contiennent pas de liant et peuvent être utilisés jusqu’à 3000 °C.

Les nanofeuilles de nitrure de bore (h-BN) peuvent être déposées par décomposition catalytique de la borazine à une température d’environ 1100 °C dans une configuration de dépôt chimique en phase vapeur, sur des zones allant jusqu’à environ 10 cm2. En raison de leur structure atomique hexagonale, de leur faible décalage de réseau avec le graphène (~2%) et de leur grande uniformité, ils sont utilisés comme substrats pour les nanofeuilles de devices.BN à base de graphène sont également d’excellents conducteurs de protons. Leur taux élevé de transport de protons, combiné à la résistance électrique élevée, peut conduire à des applications dans les piles à combustible et l’électrolyse de l’eau.

h-BN est utilisé depuis le milieu des années 2000 comme lubrifiant pour balles et alésages dans les applications de fusils à cible de précision comme alternative au revêtement de disulfure de molybdène, communément appelé « moly ». On prétend qu’il augmente la durée de vie effective du canon, augmente les intervalles entre le nettoyage de l’alésage et diminue l’écart de point d’impact entre les premiers tirs d’alésage propre et les tirs suivants.