
| Борон | |
| Появление | Черно-коричневый |
| Фаза при СТП | Твердый |
| Температура плавления | 2349 K (2076 °C, 3769 °F) |
| Температура кипения | 4200 K (3927 °C, 7101 °F) |
| Плотность в жидком состоянии (при температуре плавления) | 2,08 г/см³ |
| Теплота плавления | 50,2 кДж/моль |
| Теплота испарения | 508 кДж/моль |
| Молярная теплоемкость | 11,087 Дж/(моль·К) |
Техническое задание предприятия на порошок бора
| Название продукта | Химический компонент | Средний размер частиц | Появление | ||||||
| Боровый порошок | Нанобор ≥99,9% | Общее содержание кислорода ≤100 ppm | Ион металла (Fe/Zn/Al/Cu/Mg/Cr/Ni) / | D50 50~80 нм | Черный порох | ||||
| Кристаллический порошок бора | Кристаллы бора ≥99% | Mg≤3% | Fe≤0,12% | Al≤1% | Ca≤0,08% | Si ≤0,05% | Cu ≤0,001% | -300 меш | Светло-коричневый до тёмно-серого порошок |
| Аморфный элементный порошок бора | Некристаллический бор ≥95% | Mg≤3% | Водорастворимый бор ≤0,6% | Содержание нерастворимых в воде веществ ≤0,5% | Содержание воды и летучих веществ ≤0,45% | Стандартный размер — 1 микрон, другие размеры доступны по запросу. | Светло-коричневый до тёмно-серого порошок | ||
Упаковка: пакет из алюминиевой фольги
Хранение: Хранить в герметичных условиях сушки, отдельно от других химических веществ.
Каковы конкретные области применения кристаллического бора?
I. Атомная промышленность
-Служит материалом, регулирующим реакцию нейтронов в ядерных реакторах, для регулирования скорости нейтронов и поддержания стабильной работы реактора.
-Использует исключительную способность кристаллического бора поглощать нейтроны для эффективного снижения или регулирования потока нейтронов, обеспечивая безопасность ядерных энергетических систем.
II. Применение полупроводниковых технологий
-P-тип легирующей примеси
Кристаллический бор, как элемент III группы, вводит акцепторные уровни в кремний и служит основным легирующим элементом для изготовления полупроводников P-типа. Точный контроль концентрации легирующей примеси с помощью ионной имплантации или диффузии позволяет формировать P-типовые ямы или подложки в таких устройствах, как диоды, полевые транзисторы (FET) и биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT).
-Получение монокристаллического кремния P-типа
В процессе выращивания монокристаллического кремния методом Чохральского (CZ) или методом зонной плавки (FZ) в расплав поликристаллического кремния высокой чистоты добавляют следовые количества высокочистого кристаллического бора. Используя эффект сегрегации бора в кремнии, получают монокристаллы кремния P-типа с контролируемым сопротивлением. Такие монокристаллы служат основными материалами подложки для дискретных устройств, аналоговых интегральных схем и силовых полупроводниковых приборов.
-Исходный материал для монокристаллов кремния, легированных бором
Кристаллический бор, являясь чистым источником бора, может быть использован для получения монокристаллов кремния с заданной концентрацией бора путем солегирования в расплаве. По сравнению с другими источниками бора (например, бораном, трибромидом бора), кристаллический бор обладает превосходной стабильностью чистоты и равномерностью легирования, что делает его подходящим для удовлетворения индивидуальных требований к подложкам в высокопроизводительных полупроводниковых устройствах, таких как детекторы и высоковольтные силовые чипы.
Требования к чистоте
Для обеспечения точных профилей легирования и высокой производительности устройств кристаллический бор должен соответствовать требованиям полупроводниковой чистоты (обычно ≥99,9999%, т.е. 6N или выше). Содержание металлических примесей (например, Fe, Cu, Na) должно контролироваться на уровне частей на миллиард (ppb), при этом должны быть строгие ограничения на содержание примесей легких элементов, таких как углерод и кислород. Как и в случае с легирующими примесями N-типа, включая фосфор, сурьму и мышьяк, кристаллический бор и его контактная среда с кремнием должны обрабатываться в сверхчистых условиях.
III. Оптика
-Использует свои выдающиеся нелинейные оптические свойства для достижения таких функций, как модуляция света, изменение частоты и удвоение частоты.
-Применяется в производстве оптических устройств, таких как оптические модуляторы, оптические частотные гребенки и лазеры.
-Служит в качестве усиливающей среды для инфракрасных лазеров, обладая большим сечением излучения и широким спектральным диапазоном возбуждения.
IV. Материалы высокой твердости
-Используется в производствекарбид бора (B₄C)Сверхтвердый керамический материал с превосходной износостойкостью и высокотемпературной стабильностью, широко используемый в бронежилетах, твердых инструментах, абразивах и износостойкой керамике.
-Используется в производствеграфитовые соединения бора (B₉)Обладая графитоподобной структурой, высокой электропроводностью и термической стабильностью, эти материалы подходят для высокоэффективных проводящих связующих, материалов для терморегулирования и фрикционных материалов.
V. Военная и аэрокосмическая промышленность
- Высокочистые борсодержащие керамические баллистические материалы
- Высокочистые борсодержащие замедлители
- Высокочистые сварочные агенты на основе бора
-Взрывчатые вещества на основе высокочистого бора
- Высокочистые борсодержащие ракетные топлива с избытком топлива и недостатком кислорода
VI. Сплавы и металлургия
- Высокочистые сплавы бора и меди
- Высокочистые бор-титановые сплавы
- Высокочистый поликристаллический алмаз, легированный бором
- Высокочистый бор, сверхтвердые, износостойкие инструменты
- Пластины из высокочистой коррозионностойкой стали с бором
- Высокочистые бор-никелевые сплавы
- Высокочистые бор-хромовые сплавы
- Литий-борные сплавы (для материалов батарей следующего поколения)
- Сверхпроводящие сплавы бора и магния
VII. Поверхностные покрытия (нанопорошковые материалы)
- Высокочистые порошковые материалы на основе нанопокрытий из бора наносятся на поверхности подложек методом магнетронного распыления, придавая компонентам следующие свойства:
износостойкость
Устойчивость к коррозии
термостойкость
устойчивость к окислению
Устойчивость к старению
- Соответствует экстремальным эксплуатационным требованиям авиационных двигателей и других суровых условий эксплуатации (например, оптоэлектронные, магнитные свойства).
Каковы типичные области применения аморфного бора?
I. Высокоэнергетические виды топлива и ракетного топлива
1. Твердотопливные ракетные двигатели:Используется в качестве высокоэнергетической добавки для увеличения скорости горения и удельного импульса, подходит для тактических ракет и авиационных ускорительных систем.
2. Высокоэнергетическое топливо для ракет и снарядов:Используется в производстве борановых соединений (например, диборана, декаборана) в качестве ключевых компонентов жидких или твердых высокоэнергетических топлив.
II. Атомная промышленность
1. Материалы, поглощающие нейтроны:Использование высокого сечения захвата тепловых нейтронов бором-10 (¹⁰B), применяемым в регулирующих стержнях ядерных реакторов, системах аварийного останова и нейтронозащитных слоях.
2. Нейтронные счетчики:Наносится на внутренние стенки детекторов для обнаружения тепловых нейтронов и анализа энергетического спектра.
3. Производство борсодержащей стали:Используется в качестве добавки бора при выплавке специальных легированных сталей (борной стали) для конструктивных элементов реакторов и деталей нейтронной защиты.
III. Электронная и электротехническая инженерия
1. Электроды зажигания для зажигателей:После карбонизации при 2300℃ используется в качестве катодного материала для сердечников зажигания с низким порогом воспламенения и высокой устойчивостью к абляции.
2. Сырье для высокоэффективных катодовИспользуется для синтеза гексаборида лантана (LaB₆), высокостабильного термоэлектронного катода с длительным сроком службы, применяемого в электронных микроскопах и мощных микроволновых лампах.
IV. Металлургия и обработка материалов
1. Выплавка специальных легированных сталей:Добавление следовых количеств бора значительно улучшает закаливаемость, высокотемпературную прочность и стойкость стали к нейтронному облучению.
2. Устройство для удаления газа из расплавленной меди:Удаляет кислород и другие растворенные газы из расплавленной меди, повышая ее проводимость и плотность.
3. Материалы, армированные борным волокном:Используется в качестве основного сырья для производства борсодержащих волокон в аэрокосмических композитах и высокоэффективном спортивном оборудовании.
V. Катализаторы и химический синтез
1. Катализаторы органического синтеза:Используется в реакциях селективного гидрирования, дегидрирования и перегруппировки для повышения выхода и селективности.
2. Катализаторы керамической промышленности:Способствовать низкотемпературному спеканию и уплотнению боридной керамики (например, TiB₂, ZrB₂).
3. Синтез высокочистых соединений бора:Используется в качестве источника бора для производства высокочистой борной кислоты, борогидрида натрия, нитрида бора и других тонких химических веществ.
4. Получение галогенидов бора высокой чистоты:Используется для синтеза высокочистых BBr₃, BCl₃ и др. в качестве полупроводниковых диффузионных источников и примесей для оптических волокон.
VI. Системы безопасности автомобилей
- Инициаторы подушек безопасности: используются в качестве компонента газообразующих веществ; при столкновении быстро сгорают, образуя азот под высоким давлением и надувая подушку безопасности.
VII. Индустрия фейерверков и пиротехники
- Пиротехнические эффекты: при горении дают зеленое пламя и яркие искры, используются в фейерверках, сигнальных ракетах и военных осветительных снарядах.
VIII. Фармацевтическая и биологическая отрасли
- Фармацевтические промежуточные продукты: используются в синтезе борсодержащих лекарственных препаратов (например, борофенилаланина) для бор-нейтронной захватной терапии (БНЗТ) или в качестве источников легирования антибактериальных материалов.