6992

سنتز نيتريدبور هگزاگونال به روش سل-ژل

كارشناسي

مواد و متالورژي-سراميك

1399

خانم دكتر هاجر قنبري- آقاي دكتر حسين سرپولكي

1399/09/03

مواد و متالورژي

Hexagonal Boron Nitride synthesis by sol-gel method

نيتريد‌بور، ماده‌اي سراميكي و سنتزي است كه از كنار هم قرار‌گرفتن اتم‌هاي نيتروژن و بور با نسبت يك به يك ساخته شده‌است. نيتريد‌بور داراي چهار ساختار مكعبي، رومبوهدرالي، هگزاگونالي و ورتزيتي است كه هر يك، داراي ويژگي‌ها و خواص ويژه و مخصوص‌به‌خود هستند. ويژگي‌هاي خاص و منحصر‌به‌فرد نيتريد‌بور هگزاگونال از جمله هدايت حرارتي بالا، پايداري شيميايي مناسب، و خواص مكانيكي مطلوب، در ميان مواد سنتزي و غير‌سنتزي، موجب اقبال پژوهشگران به سنتز اين ماده به روش‌هاي گوناگون و با مورفولوژي‌هاي مختلف شده‌است. اين ويژگي‌ها و خصوصيات برجسته، زمينه‌ساز استفاده از اين ماده براي كاربرد‌هاي گوناگون افزودني بهبود‌دهنده خواص سراميك‌ها به عنوان افزودني گيت‌هاي‌دي‌الكتريك، و ... شده‌است. روش‌هاي سنتز بسياري براي اين ماده پيشنهاد شده‌است كه از ميان آن‌ها، مي توان به روش كربوترمال، واكنش تركيبات حاوي بور با آميد‌ها، سيانيد‌ها، سياناميد‌ها و تئوسيانات‌ها، نشست بخار به روش شيميايي، نيتريداسيون، سل-ژل و ... اشاره نمود. در اين پژوهش، به جمع‌آوري اطلاعات در مورد اين ماده‌ي پر‌كاربرد و همچنين سنتز آن به روش سل-ژل پرداخته شده‌است. از مزاياي روش سل-ژل نسبت به ساير روش‌ها مي‌توان به دماي كمتر سنتز و مواد ‌اوليه و تجهيزات به نسبت در دسترس اشاره نمود. در اين روش سنتز از ملامين و اسيد‌بوريك، با نسبت مولي 1 به 2/1 اسيد‌بوريك به ملامين، به عنوان مواد‌اوليه استفاده شده‌است. اختلاط سوسپانسيون ملامين و محلول اسيد‌بوريك منجر‌به تشكيل ماده‌اي ژل‌مانند شده كه به مدّت 24 ساعت در ‌دماي °C80 خشك مي‌شود. سپس به منظور كربن‌زدايي در دماي°C 500 به مدّت 6 ساعت حرارت داده ‌مي‌شود. در مرحله‌ي آخر به منظور انجام فرآيند نيتريداسيون، در كوره‌ي تيوبي با اتمسفر نيتروژن، با نرخ حرارت °C/min5 حرارت داده مي‌شود و به مدّت 2 ساعت در دماي °C950 مي‌ماند. در پايان، تعيين فاز و بررسي ميزان بلورينگي محصول به كمك آناليز الگوي پراش پرتو‌ي ايكس و مورفولوژي نمونه‌ها به كمك ميكروسكوپ الكتروني روبشي انجام شدند.