질화 붕소

질화붕소(BN: Boron Nitride)는 질소(N)와 붕소(B)의 1:1몰비의 화합물이다.

 결정구조 
압력과 온도에 따라 3가지 결정구조를 지님. (육방정 결정구조 , 큐빅형 결정구조, 울짜이츠 결정구조) 일반적으로 말하는 질화붕소는 육방정 결정구조를 지닌 질화붕소를 뜻함.

세 가지 유형의 BN에 대한 정의와 응용은 다음과 같습니다:

1. 육방정계 질화붕소 (hBN)

 흰색 흑연’이라 불리며, 층상 구조를 가진 전기 절연체이자 열전도성이 높은 소재.
 용도: 고온 윤활제, 전자기기 방열 소재, 진공로 절연 부품.

2. 입방정계 질화붕소 (cBN)

 다이아몬드와 동일한 전자 구조, 높은 경도와 열·화학적 안정성 보유.
 용도: 연마재, 절삭 공구, 고온·극한 환경 부품.3. 우르츠 구조 질화붕소 (wBN)

 매우 희귀한 고압 상(相)으로, 일부 조건에서 다이아몬드보다 더 단단한 것으로 여겨짐.
 용도: 초경도 물질 연구, 고압 특수용도, 고성능 보호 코팅 (실험 단계).

 일반적인 특성 
1.열전도율이 높다. 2.화학적인 안정성이 뛰어나다. 3.열충격에 강하다. 4.단단하다.

BN, 흑연, 다이아몬드의 물성 비교표

(밀도: g/cm³, 경도: GPa, 체적 탄성률: GPa, 열전도도: W/m·K, 열팽창 계수: 10⁻⁶/K, 밴드갭: eV)
특성육방정 BN (h-BN)입방정 BN (c-BN)우르츠 BN (w-BN)흑연 (∥ / ⟂)다이아몬드밀도약 2.13.453.49약 2.13.515누프 경도 -4534 -100체적 탄성률36.540040034440열전도도600 / 30740 -200–2000 / 2–800600–2000열팽창 계수 -2.7 / 381.22.7 -1.5 / 250.8밴드갭5.9–6.410.1–10.74.5–5.505.5굴절률1.82.12.05 -2.4자기 감수율 (μemu/g) -0.48 / -17.3 - - -0.2 ~ -2.7 / -20 ~ -28 -1.6

 제조방법 
고온의 전기로에 암모니아나 요소등의 증기를 만들고 삼산화이붕소(B2O3)를 투입하여 대류시키고 이로써 질소와 붕소의 반응을 유도하는 방식과, 특정 용기에 삼산화이붕소(B2O3)분말과 환원제로 쓰이는 분말을 혼합하여 넣고 질소가스를 주입하여 내부에서 점화시켜서 반응을 유도하는 방식이 있음

 주요용도 
육방정계 질화붕소 (h-BN) 주요 용도

 고온 윤활제: 산화 환경에서도 작동하며, 그래파이트 대체재로 사용됨 (내연기관 등).
 우주 및 진공 환경 윤활: 수분/기체가 없어도 윤활 성능 유지 가능.
 화장품 첨가제: 파운데이션, 아이섀도, 립스틱 등에 사용됨 (질감 향상 및 안전성).
 내열 세라믹 및 코팅: 고온 장비, 진공로, 금속 주조 몰드에 코팅제로 사용.
 전기 절연체: 반도체 장치에서 절연층 또는 그래핀 기판으로 활용.
 자동차 부품: 산소 센서 실링 등에서 절연성과 내열성을 활용.
 정밀 총기 윤활제: 모리브덴 디설파이드(MoS₂) 대체제로 사용됨.
 연필심, 페인트, 수지, 고무 첨가제: 자가 윤활 기능 부여.

입방정계 질화붕소 (c-BN) 주요 용도

 초경 연마재: 다이아몬드와 유사한 경도, 철 및 니켈 합금 가공에 적합.
 절삭 공구 재료: PCBN 등으로 금속 절삭에 사용.
 내산화 코팅: 고온 산화 환경에서 보호층 형성.
 방열판 및 절연재: 높은 열전도성과 전기 절연성으로 전자장치에 사용.
 X선 필름 소재: 낮은 흡수율과 높은 기계 강도로 박막 적용.

 같이 보기 
 보라존
 각주 

 외부 링크 


분류:질화물
분류:붕소 화합물
분류:세라믹 재료
분류:III-V 반도체
분류:단분자층
분류:초경재료