炭化ケイ素と窒化ホウ素の構造的特徴

炭化ケイ素と窒化ホウ素はどちらも高温や腐食などに対する優れた耐性を持っています。その違いを知りたいですか? ぜひ読んでください！

炭化ケイ素 (SiC) と窒化ホウ素 (BN) は、その優れた特性により、最も重要なセラミック材料の 2 つです。 SiC と BN は、高強度、極めて高い硬度、良好な熱的安定性および化学的安定性、および導電性を可能にする独自の構造的特徴を備えています。 この記事では、SiCとBNの構造と特性について説明します。

炭化ケイ素は、ケイ素原子と炭素原子の交互層の六角形格子からなる結晶構造を持っています。 Si-C 結合長は 188 pm、結晶対称性は 6H ポリタイプです。 SiC は融点が高く (約 2700 度)、最も堅牢で耐久性のあるセラミックの 1 つと考えられています。 SiC の六方晶構造は異方性の機械的特性をもたらします。つまり、力の方向に応じて異なる方法で曲げや圧縮力に耐えることができます。

窒化ホウ素には、六方晶系 (h-BN) と立方晶系 (c-BN) という 2 つの主な結晶構造があります。 h-BN では、ホウ素原子と窒素原子が相互に接続された六角形のネットワークを形成しますが、c-BN では、BN 結合が立方晶構造を形成します。 BN の結合長は 144 pm で、h-BN と c-BN は両方とも高い熱安定性を備えているため、高温用途に適しています。 h-BN の層状構造により、基底面での熱伝導性や電気伝導性など、グラファイトと同様の特性が得られます。 ただし、グラファイトとは異なり、h-BN は酸化に強く、高温にも耐えることができます。

最後に重要なことですが、SiC と BN は両方とも、高強度、極めて高い硬度、良好な熱的および化学的安定性、および導電性を可能にする独自の構造的特徴を備えています。 これらの特性により、切削工具、防弾チョッキ、高温エレクトロニクス、複合材料などの幅広い用途に適しています。