Hexagonal Boron Nitride: Material Science Marvels for High-Temperature Applications and Semiconductor Advancements!

เฮ็กซะโกนอล โบรอน ไนไตรด์ หรือที่เรียกกันสั้นๆ ว่า hBN เป็นวัสดุเซรามิกประเภทหนึ่ง ที่มีโครงสร้างอะตอมคล้ายกับกราฟีน แต่แทนที่จะเป็นอะตอมของคาร์บอน hBN ประกอบไปด้วยอะตอมของโบรอนและไนโตรเจนที่เรียงตัวกันในรูปแบบหกเหลี่ยม

คุณสมบัติพิเศษของ hBN ทำให้มันกลายเป็น “ดาวรุ่ง” ในวงการวัสดุศาสตร์

• ความทนทานต่ออุณหภูมิสูง: hBN สามารถทนต่ออุณหภูมิได้ถึง 1,500°C ซึ่งสูงกว่าวัสดุเซรามิกทั่วไปมาก ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่มีความร้อนสูง เช่น อุตสาหกรรมโรงกลึง

• ฉนวนไฟฟ้าและความร้อน: hBN เป็นตัวนำความร้อนที่ไม่ดี (thermal insulator) และยังเป็นฉนวนไฟฟ้าที่ดีเยี่ยมอีกด้วย คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้ hBN ได้รับการนำมาใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เพื่อป้องกันการลัดวงจร

• ความคงทนทางเคมี: hBN ไม่ทำปฏิกิริยากับสารเคมีส่วนใหญ่ ทำให้สามารถใช้งานได้ในสภาพแวดล้อมที่มีสารเคมีกัดกร่อน

• ลักษณะที่เป็นฉนวน (Insulating nature): hBN ยังใช้ประโยชน์จากความเป็นฉนวนของมันในการนำมาสร้าง “ไดอิเล็กตริก” (Dielectric) ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งช่วยแยกส่วนประกอบทางไฟฟ้า และป้องกันการรั่วไหลของกระแสไฟฟ้า

การใช้งาน hBN ในอุตสาหกรรม

ตารางต่อไปนี้แสดงให้เห็นถึงการนำ hBN ไปใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ:

กระบวนการผลิต hBN:

hBN สามารถผลิตได้ด้วยวิธีการต่างๆ

• High-temperature synthesis:
  วิธีนี้เกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนสูงแก่ผงโบรอนและไนโตรเจนในบรรยากาศเฉื่อย ทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีและสร้าง hBN
• Chemical Vapor Deposition (CVD):

วิธี CVD คือการสะสม hBN บนพื้นผิวที่เหมาะสมโดยใช้ก๊าซของสารตั้งต้น เช่น โบรอนไตรคลอไรด์ (BCl3) และแอมโมเนีย (NH3)

• Pulsed Laser Deposition (PLD):

วิธี PLD เป็นเทคนิคการสะสมชั้นบางโดยใช้พัลส์เลเซอร์เพื่อยิงเป้าหมาย hBN ซึ่งจะทำให้เกิดพลาสมาและตกบนพื้นผิวที่ต้องการ

ทาบทามอนาคต:

การวิจัยและพัฒนา hBN กำลังดำเนินไปอย่างต่อเนื่อง เพื่อขยายขอบเขตการใช้งานของวัสดุนี้ในอนาคต

• นาโนเทคโนโลยี: hBN ในรูปของナノシート (nanosheets) จะถูกนำมาใช้ในแอพลิเคชันต่างๆ เช่น การขนส่งยา, สิทธิบัตร , และเซ็นเซอร์
• วัสดุผสม: hBN สามารถผสมกับวัสดุอื่นๆ เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติของวัสดุผสม

ตัวอย่างเช่น การผสม hBN กับโพลีเมอร์จะช่วยเพิ่มความแข็งแรงและความทนทานต่อความร้อน

ด้วยคุณสมบัติที่โดดเด่น hBN จะกลายเป็น “ซูเปอร์สตาร์” ในวงการวัสดุศาสตร์ และมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ๆ