Nitruro de boro cúbico y Materiales Super Duros
El nitruro cúbico de boro (c-BN) es un material artificial extremadamente duro, aunque de una dureza menor a la del diamante. Al igual que el diamante, el c-BN es un aislante eléctrico y un excelente conductor del calor. Es ampliamente utilizado como un abrasivo para herramientas industriales, en especial para el mecanizado de aceros aleados y materiales de gran dureza.
Fabricación
El c-BN es producido por el tratamiento del nitruro de boro hexagonal a altas presiones y temperaturas, de la misma manera que es producido el diamante artificial a partir del grafito. La conversión directa de nitruro de boro hexagonal a nitruro de boro cúbico ocurre a presiones por encima de los 18 GPa y temperaturas de entre 1730-3230°C. La adición de pequeñas cantidades de óxido de boro pueden reducir la presión requerida a unos 4-7 GPa, y la temperatura a unos 1500°C. Industrialmente se utilizan distintos catalizadores para lograr la reacción, los cuales varían según el método de producción (ej.: Litio, Potasio o Magnesio, sus nitruros, sus fluoronitruros, agua con compuestos de amoníaco, etc.)
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Hay dos maneras de producir materiales superduros que sean extremadamente difíciles de comprimir o resistentes a la deformación, una propiedad que resulta necesaria para la dureza. Una manera es imitar al diamante utilizando el carbono y combinándolo con boro o nitrógeno para mantener cortos los enlaces. La otra es buscar metales que ya lo sean e intentar hacerlos duros.
Richard B. Kaner (profesor de química inorgánica y ciencia e ingeniería de los materiales, en la UCLA) y sus colegas, están trabajando, bajo el segundo enfoque, con diboruro de renio.
Los investigadores formaron enlaces covalentes cortos, separando los átomos de renio en sólo un 5 por ciento respecto de su posición normal. Este incremento leve de la separación es muy bueno, pues basta para el propósito perseguido, y se logra también cumplir con la condición de separarlos tan poco como sea posible. Con esta operación, lograron que el material se volviera tanto incompresible como duro. Ésa es la clave. El diboruro de renio es tan incompresible como el diamante en una dirección, en tanto que en la otra dirección sólo es ligeramente más compresible.
Al aplicar fuerzas bajas, la dureza del diboruro de renio es equivalente a la del nitruro de boro cúbico, el segundo material más duro conocido. Al aplicar fuerzas superiores, el diboruro de renio se queda un poco por debajo.
De todos modos, este nuevo material es lo bastante duro para rayar el diamante.
Mientras otros materiales superduros, incluyendo al diamante y al nitruro de boro cúbico, se fabrican a un coste elevado y con procesos aparatosos que incluyen usar altas presiones, el nuevo material es fabricado en un proceso simple sin aplicar presión.
El diboruro de renio, en polvo y en forma de pastilla
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