.png)
.png)
Email this article 
Structure, properties and applications of graphite-like hexagonal boron nitride
https://doi.org/10.17073/1683-4518-2019-6-35-40
Abstract
A review of the literature is presented, including a description of the crystal structure and morphological features of graphite-like hexagonal boron nitride, as well as the preparation of materials based on it. The mechanical and dielectric properties of pyrolytic, hot-pressed (hexagonal and turbostratic modification) and reactive sintered boron nitride are presented. The positive effect of impregnation of porous samples based on boron nitride with organoboron and organosilicon compounds, followed by pyrolysis, on the level of physicomechanical characteristics is shown. Ill. 3. Ref. 46.
About the Author
S. N. PerevislovRussian Federation
References
1. Ci, L. Atomic layers of hybridized boron nitride and graphene domains / L. Ci, L. Song, C. Jin [et al.] // Nature Materials. — 2010. — Vol. 9, № 5. — P. 430-435.
2. Meng, Y. BN under compression: the formation of sp3 bond / Y. Meng, H. Mao, P. Eng [et al.] // Nature Materials. — 2004. — Vol. 3, № 2. — P. 111-114.
3. Li, X. Exfoliation of hexagonal boron nitride by molten hydroxides / X. Li, X. Hao, M. Zhao [et al.] // Adv. Mater. — 2013. — Vol. 25, № 15. — P. 2200-2204.
4. Song, L. Large scale growth and characterization of atomic hexagonal boron nitride layers / L. Song, L. Ci, H. Lu [et al.] // Nano Lett. — 2010. — Vol. 10, № 8. — P. 3209-3215.
5. Dai, S. Tunable phonon polaritons in atomically thin van der waals crystals of boron nitride / S. Dai, Z. Fei, Q. Ma [et al.] // Science. — 2014. — Vol. 343, № 6175. — P. 1125-1129.
6. Wen, G. Coenhanced SiO2-BN ceramics for high-temperature dielectric applications / G. Wen, G. L. Wu, T. Q. Lei [et al.] // J. Eur. Ceram. Soc. — 2000. — Vol. 20, № 12. — P. 1923-1928.
7. Haubner,R. Boron nitrides — properties, synthesis and applications / R. Haubner, M. Wilhelm, R. Weissenbacher, B. Lux // High Performance Non-Oxide Ceramics II. — Springer / Berlin. Heidelberg. — 2002. — P. 1-45.
8. Klopfer, C. Boron nitride-solutions for aluminum extrusion / C. Klopfer // Aluminium-Dusseldorf Then Isernhagen-Aluminium Verlag GMBH. — 2006. — Vol. 82, № 5. — Р. 389-395.
9. Eichler, J. Boron nitride (BN) and BN composites for high-temperature applications / J. Eichler, C. Lesniak // J. Eur. Ceram. Soc. — 2008. — Vol. 28, № 5. — P. 1105-1109.
10. Eichler, J. Boron nitride (BN) and boron nitride composites for applications under extreme conditions / J. Eichler, K. Uibel, C. Lesniak // Adv. Sci. Technol. — Trans. Tech. Publications. — 2010. — Vol. 65. — P. 61-69.
11. Jia, D. Effect of preforming process and starting fused SiO2 particle size on microstructure and mechanical properties of pressurelessly sintered BNp/SiO2 ceramic composites / D. Jia, L. Zhou, Z. Yang [et al.]] // J. Am. Ceram. Soc. — 2011. — Vol. 94, № 10. — P. 3552-3560.
12. Zhou, Y. Mechanical properties and plasma erosion resistance of ZrO2p (3Y)/BN-SiO2 ceramic composites under different sintering temperature / Y. Zhou, X. Duan, D. Jia [et al.] // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. — IOP Publishing, 2011. — Vol. 18, № 20. — P. 202, 203.
13. Zhang, X. High-temperature mechanical and thermal properties of h-BN/30 vol. % Y2SiO5 composite / X. Zhang, J. Chen, J. Zhang [et al.] // Ceram. Int. — 2015. — Vol. 41, № 9. — P. 10891-10896.
14. Zhang, X. Microstructure and mechanical properties of h-BN/Y2SiO5 composites / X. Zhang, J. Chen, J. Zhang [et al.] // Ceram. Int. — 2015. — Vol. 41, №. 1. — P. 1279-1283.
15. Cai, D. A novel BN-MAS system composite ceramics with greatly improved mechanical properties prepared by low temperature hot-pressing / D. Cai, Z. Yang, X. Duan [et al.] // Mater. Sci. Eng. A. — 2015. — Vol. 633. — P. 194-199.
16. Cai, D. Inhibiting crystallization mechanism of h-BN on a-cordierite in BN-MAS composites / D. Cai, Zh. Yang, X. Duan [et al.] // J. Eur. Ceram. Soc. — 2016. — Vol. 36, № 3. — P. 905-909.
17. Chen, B. Tribological properties of solid lubricants (graphite, h-BN) for Cu-based P/M friction composites / B. Chen, Q. Bi, J. Yang [et al.] // Tribology International. — 2008. — Vol. 41, № 12. — P. 1145-1152.
18. Сагалович, В. В. Физико-химические основы получения пиролитического нитрида бора / В. В. Сагалович, А. Г. Чучкалов, В. И. Кардашов, М. Э. Тарасов. — Харьков : ХФТИ, 1991. — 284 c.
19. Голубев, А. С. Нитрид бора. Структура, свойства, получение / А. С. Голубев, А. В. Курдюмов, А. Н. Пилян-кевич. — Киев : Наукова думка, 1987. — 197 с.
20. Курдюмов, А. В. Полиморфные модификации углерода и нитрида бора / А. В. Курдюмов, В. Г. Мало-головец, Н. В. Новиков [и др.]. — М. : Металлургия, 1994. — 320 с.
21. Курдюмов, А. В. Закономерности структурообразования при карбидном синтезе нанокристаллического графитоподобного нитрида бора / А. В. Курдюмов, Т. С. Бартницкая, В. И. Ляшенко [и др.] // Порошковая металлургия. — 2005. — № 11/12. — С. 88-97.
22. Duan, X. Effect of sintering pressure on the texture of hot-press sintered hexagonal boron nitride composite ceramics / X. Duan, D. Jia, Z. Wu [et al.] // Scripta Mater. — 2013. — Vol. 68, № 2. — P. 104-107.
23. Duan, X. Anisotropic mechanical properties and fracture mechanisms of textured h-BN composite ceramics / X. Duan, M. Wang, D. Jia [et al.] // Mater. Sci. Eng. A. — 2014. — Vol. 607. — P. 38-43.
24. Xue, J. X. Pressure-induced preferential grain growth, texture development and anisotropic properties of hot pressed hexagonal boron nitride ceramics / J. X. Xue, J. X. Liu, B. H. Xie, G. J. Zhang // Scripta Mater. — 2011. — Vol. 65, № 11. — Р. 966-969.
25. Ertug, B. Microstructural aspects of the hot-pressed hexagonal boron nitride ceramics with limited content of boron oxide / B. Ertug, T. Boyraz, O. Addemir // Mater. Sci. Forum. — Trans. Tech. Publications. — 2007. — Vol. 554. — P. 197-200.
26. Петруша, И. А. Фазовые и структурные превращения пиролитических материалов нитрида бора при высоких давлениях : дис. ... д-ра техн. наук / И. А. Петруша // ИСМ НАН Украины. Киев. — 2002. — 350 с.
27. Pat. 6306358 USA. Crystalline turbostratic boron nitride powder and method for producing same / Yamamoto О. — 2001. — 7 р.
28. Zhang, X. W. Microstructure of the intermediate turbostratic boron nitride layer / X. W. Zhang, H. G. Boyen, H. Yin [et al.] // Diamond Relat. Mater. — 2005. — Vol. 14, № 9. — Р. 1474-1481.
29. Курдюмов, А. В. Турбостратный нитрид бора: особенности структуры и фазовых превращений / А. В. Курдюмов, В. Ф. Бритун // Наноструктурное материаловедение. — 2010. — № 1. — С. 3-8.
30. Олейник, Г. С. Особенности структурно-фазовых превращений турбостратного BN при высоких давлениях и температурах / Г. С. Олейник, И. А. Петруша, А. В. Котко, М. В. Никишина // Электронная микроскопия и прочность материалов. Серия: Физическое материаловедение, структура и свойства материалов. — 2015. — № 21. — С. 102-109.
31. Nesmelov, D. D. Reaction sintered materials based on boron carbide and silicon carbide / D. D. Nesmelov, S. N. Perevislov // Glass and Ceramics. — 2015. — Vol. 71, № 9/10. — P. 313-319.
32. Perevislov, S. N. Effect of Si additions on the microstructure and mechanical properties of hot-pressed B4C / S. N. Perevislov, A. S. Lysenkov, S. V. Vikhman // Inorg. Mater. — 2017. — Vol. 53, № 4. — P. 376-380.
33. Перевислов, С. Н. Высокоплотная керамика на основе карбида бора / С. Н. Перевислов, П. В. Щербак, М. В. Томкович // Новые огнеупоры. — 2018. — № 1. — С. 33-37. [Perevislov, S. N. High density boron carbide ceramics / S. N. Perevislov, P. V. Shcherbak, M. V. Tomkovich // Refract. Ind. Ceram. — 2018. — Vol. 59, № 1. — P. 32-36.]
34. Перевислов, С. Н. Фазовый состав и микроструктура реакционно-связанных материалов на основе карбида бора / С. Н. Перевислов, П. В. Щербак, М. В. Томкович // Новые огнеупоры. — 2018. — № 4. — С. 96-100. [Perevislov, S. N. Phase composition and microstructure of reaction-bonded boron-carbide materials / S. N. Perevislov, P. V. Shcherbak, M. V. Tomkovich // Refract. Ind. Ceram. — 2018. — Vol. 59, № 2. — P. 179-183.]
35. Perevislov, S. N. Properties of SiC and Si3N4 based composite ceramic with nanosize component / S. N. Perevislov, D. D. Nesmelov // Glass and Ceramics. — 2016. — Vol. 73, № 7/8. — P. 249-252.
36. Перевислов, С. Н. Микроструктура и механические свойства LPS SiC-огнеупоров с высокодисперсной спекающей добавкой / С. Н. Перевислов, И. Б. Пантелеев, А. П. Шевчик, М. В. Томкович // Новые огнеупоры. — 2017. — № 10. — С. 42-47. [Perevislov, S. N. Microstructure and mechanical properties of SiC-materials sintered in the liquid phase with the addition of a finely dispersed agent / S. N. Perevislov, I. B. Panteleev, A. P. Shevchik, M. V. Tomkovich // Refract. Ind. Ceram. — 2018. — Vol. 58, № 5. — P. 577-582.]
37. Lysenkov, A. S. Composite material Si3N4/SiC with calcium aluminate additive / A. S. Lysenkov, K. A. Kim, D. D. Titov [et al.] // Journal of Physics: Conference Series. — IOP Publishing. — 2018. — Vol. 1134, № 1. — P. 012-036.
38. Lukianova, O. A. Electrical resistivity of silicon nitride produced by various methods / O. A. Lukianova, A. N. Khmara, S. N. Perevislov [et al.] // Ceram. Int. — 2018. — № 9.
39. Wang, T. B. Physical and mechanical properties of hexagonal boron nitride ceramic fabricated by pressure less sintering without additive / T. B. Wang, C. C. Jin, J. Yang [et al.] // Advances in Applied Ceramics. — 2015. — Vol. 114, № 5. — P. 273-276.
40. Steinborn, C. Correlation between microstructure and electrical resistivity of hexagonal boron nitride ceramics / C. Steinborn, M. Herrmann, U. Keitel [et al.] // J. Eur. Ceram. Soc. — 2013. — Vol. 33, № 6. — P. 1225-1235.
41. Тарабанов, Р. В. Свойства материалов на основе нитрида бора / Р. В. Тарабанов, С. Н. Перевислов // Огнеупоры и техническая керамика. — 2017. — № 1/2. — С. 3-7.
42. Михайлов, Б. М. Борорганические соединения в органическом синтезе / Б. М. Михайлов, Ю. Н. Бубнов. — М. : Наука, 1977. — 515 с.
43. Спиридонов, В. С. Химическое модифицирование оксида кремния и гидроксилапатита борорганическими соединениями / В. С. Спиридонов, П. Г. Мингалев, Г. В. Лисичкин // Вестник Московского университета. — 2002. — Т. 43, № 5. — С. 315, 316.
44. Стороженко, П. А. Алюминий- и кремнийорганические соединения для современных нанокерамо-композитов / П. А. Стороженко, Г. И. Щербакова, А. М. Цирлин [и др.] // Инж. журнал «Нанотехника». — 2008. — № 2. — С. 25-33.
45. Пасечник, М. В. Оценка степени сшивания полимеров в композиционных составах для отделки материалов специального назначения / М. В. Пасечник, И. Н. Кулиш, Г. С. Сарибеков // Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины. — Херсон : ХНТУ, 2010. — Т. 16, № 1. — С. 39-43.
46. Файнер, Н. И. От кремнийорганических соединений предшественников к многофункциональному карбонитриду кремния / Н. И. Файнер // Журнал общей химии. — 2012. — Т. 82, № 1. — С. 47-56.
Supplementary files
For citation: Perevislov S.N. Structure, properties and applications of graphite-like hexagonal boron nitride. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2019;(6):35-40. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2019-6-35-40
Refbacks
- There are currently no refbacks.