Нитри́д бо́ра (химическая формула BN) — бинарное соединение бора и азота. Кристаллический нитрид бора изоэлектронен углероду и, подобно ему, существует в нескольких аллотропных модификациях:
Четыре высоких цилиндра из нитрида бора, видимые в специальную прорезь пульта, засветились изнутри. Яркое зеленое пламя забилось в них бешеной молнией, заструилось и закрутилось четырьмя плотными спиралями.[2]
...нитрид бора ― он подвергал высокому давлению, а затем быстро погружал в жидкий азот при температуре ―195,8° C. В результате получался «металл», обладающий большей твёрдостью, чем алмаз.[3]
Под давлением в 60-70 тысяч атмосфер при температуре выше 1500° C кристаллическая решетка гексагонального нитрида бора перестраивается: атомы азота и бора сближаются, их взаимное расположение уподобляется расположению углеродных атомов в алмазе.[4]
Кубические нитриды бора нам удалось получить на тех же установках, что и синтетические алмазы.[6]
— Александр Жданов, «Алмаз и его приближенные», 1975
Вот в такой формочке мы получаем кубические кристаллы нитрида бора. Размер их от полумиллиметра до микрона. И хотя продукция машиностроения, обрабатываемая этими кристалликами, исчисляется в тысячах тонн, выход продукции мы считали как ювелиры ― в каратах...[6]
— Александр Жданов, «Алмаз и его приближенные», 1975
Нитрид бора в научной и научно-популярной литературе[править]
Сочетание недостижимых ранее температур и давлений позволяет получать новые, необычные материалы. Известный американский учёный, лауреат Нобелевской премии У. Ф. Либби в своей лаборатории получил таким методом из неметаллов вещества с металлическими свойствами. Исходный материал ― нитрид бора ― он подвергал высокому давлению, а затем быстро погружал в жидкий азот при температуре ―195,8° C. В результате получался «металл», обладающий большей твёрдостью, чем алмаз. Сообщая об этих опытах, проф. У. Ф. Либби заявил, что применение ещё больших давлений ― порядка 1 миллиона атмосфер ― «откроет новый мир химических и физических явлений».[3]
В 1957 году научный мир узнал об открытии американского химика Р. Уинторфа, который получил кристаллическое соединение бора и азота ― боразон. Эти кристаллы оставляли царапины на алмазах, а ведь алмаз всегда считался самым твердым веществом. Сообщалось, что с точки зрения химии боразон представляет собой нитрид бора (BN). Химикам было известно вещество с такой формулой ― белый кристаллический порошок, по строению и структуре похожий на графит. Из него и был получен боразон. Под давлением в 60-70 тысяч атмосфер при температуре выше 1500° C кристаллическая решетка гексагонального нитрида бора перестраивается: атомы азота и бора сближаются, их взаимное расположение уподобляется расположению углеродных атомов в алмазе.[4]
BN ― таков состав вещества, которое иногда называют белым графитом. Его получают, прокаливая технический бор или окись бора в атмосфере аммиака. Это белый, похожий на тальк порошок, но сходство с тальком чисто внешнее; намного больше и глубже сходство аморфного нитрида бора с графитом. Одинаково построены кристаллические решётки, оба вещества с успехом применяют в качестве твердой высокотемпературной смазки. После того как в условиях сверхвысоких давлений и высоких температур удалось перестроить кристаллическую решетку графита и получить искусственные алмазы, подобную операцию провели и с «белым графитом». Условия опыта, в котором это удалось сделать, были такими: температура 1350°C, давление 62000 атмосфер. Из автоклава вынули кристаллы, внешне совершенно непривлекательные. Но эти кристаллы царапали алмаз. Правда, и он не оставался в долгу и оставлял царапину на кристаллах нитрида бора. <...> Известное сходство с углеродом проявляет и сам бор, а не только его соединения с азотом. Это не должно удивлять.[5]
Нитрид бора в публицистике, мемуарах и дневниковой прозе[править]
Твёрдые сплавы, в том числе и карбид вольфрама ― победит, с успехом применяются <в бурении горных пород> и сейчас. В последние годы найден еще более ценный сплав, в частности нитрид бора, твердость которого в среднем мало уступает алмазу.[1]
Стеклорез с искусственным алмазом дешевле и служит дольше, чем с натуральным. И, наконец, в-четвертых, ― дальше будут новые сверхтвёрдые материалы. Например, кубический нитрид бора, ― боразон. Его мне тоже показывали. Это продолговатые жёлтые и оранжевые кристаллики с менее чётко, чем у алмаза, выраженными гранями и вообще куда менее красивые, чем алмаз. Но кристаллики боразона, почти не уступая алмазу в твердости, более чем вдвое превосходят его по термостойкости.[7]
Ленинградский абразивный завод «Ильич» выпускает новый абразивный материал ― кубический нитрид бора (эльбор). Ассортимент инструментов из эльбора, выпускаемых заводом, аналогичен ассортименту алмазного инструмента. Эльбор устойчив при нагревании на воздухе до 1400° C (это значительно выше, чем устойчивость алмаза, который при 700° C переходит в графит). Шлифовальные свойства инструмента из эльбора выше, чем у существующих абразивных инструментов.[8]
— «Устойчивее алмаза» (заметка в рубрике «Технологи, внимание!»), 1968
«Эльбор… основные характеристики близки, а некоторые даме превосходят алмазные…» «Композит… приближается к алмазу…» «Гексанит имеет твердость, близкую к алмазной…» Такими выражениями пестрят каталоги, проспекты и статьи о выставке «Алмаз-75». Хотя на самом деле свита короля драгоценных камней менее многочисленна. Первые три материала ― это поликристаллические структуры, или спёки, полученные на базе искусственных алмазов. А последние три на основе кубического нитрида бора.[6]
— Александр Жданов, «Алмаз и его приближенные», 1975
Вышло так, что обрабатывать чугун и сталь мы алмазом не можем, а ведь это основной материал и нашего времени, и будущего. Начались поиски нового материала, с достоинствами алмаза, но без его недостатков. В Институте физики высоких давлений АН СССР под руководством академика Верещагина, очень много сделавшего для развития нашей отрасли, занялись этой работой. Предстояло создать новый алмазоподобный материал: гексагональный нитрид бора превратить в кубический. Ведь процесс получения синтетических алмазов заключается в том, что гексагональная форма углерода (графит) переводится в кубическую. А строение гексагонального нитрида бора аналогично графиту. Он даже иногда называется «белым графитом».[6]
— Александр Жданов, «Алмаз и его приближенные», 1975
Прямо напротив нашего завода на Выборгской стороне находится Всесоюзный научно-исследовательский институт абразивов и шлифования, научный центр нашей отрасли. К решению проблемы был подключен и этот институт. Кубические нитриды бора нам удалось получить на тех же установках, что и синтетические алмазы. <...> Вот в такой формочке мы получаем кубические кристаллы нитрида бора. Размер их от полумиллиметра до микрона. И хотя продукция машиностроения, обрабатываемая этими кристалликами, исчисляется в тысячах тонн, выход продукции мы считали как ювелиры ― в каратах <...> новый сверхтвердый материал, который мы назвали «эльбор».[6]
— Александр Жданов, «Алмаз и его приближенные», 1975
Нитрид бора в беллетристике и художественной прозе[править]
Стерженьки, показывавшие запасы планетарных ионных зарядов, быстро поползли вниз. Очнувшийся Пел Лин сообразил, что тяготение возрастает слишком стремительно, ― надо немедля принимать экстренные меры для остановки корабля, а затем резкого изменения курса. Пел Лин передвинул рукоятку анамезонных двигателей. Четыре высоких цилиндра из нитрида бора, видимые в специальную прорезь пульта, засветились изнутри. Яркое зеленое пламя забилось в них бешеной молнией, заструилось и закрутилось четырьмя плотными спиралями. Там, в носовой части корабля, сильное магнитное поле облекло стенки моторных сопел, спасая их от немедленного разрушения. Астронавигатор передвинул рукоять дальше.[2]
