Os cientistas da Rice University que "flash" materiais para sintetizar substâncias como o grafeno voltaram sua atenção para o nitreto de boro, altamente valorizado por sua estabilidade térmica e química.
O processo do laboratório Rice do químico James Tour expõe um precursor de aquecimento e resfriamento rápidos para produzir materiais bidimensionais, neste caso nitreto de boro puro e nitreto de carbono de boro. Ambos têm sido até agora difíceis de criar a granel e quase impossíveis de produzir em forma facilmente solúvel.

O relatório do laboratório em Materiais Avançados detalha como o aquecimento flash Joule, uma técnica introduzida pelo laboratório Tour em 2020, pode ser ajustado para preparar flocos microscópicos purificados de nitreto de boro com graus variados de carbono.

Experimentos com o material mostraram que os flocos de nitreto de boro podem ser usados ​​como parte de um poderoso revestimento anticorrosivo.

"O nitreto de boro é um material 2D muito procurado", disse Tour. “Poder fazê-lo a granel, e agora com quantidades mistas de carbono, o torna ainda mais versátil”.

Em nanoescala, o nitreto de boro vem em várias formas, incluindo uma configuração hexagonal que se parece com grafeno, mas com átomos alternados de boro e nitrogênio em vez de carbono. O nitreto de boro é macio, por isso é frequentemente usado como lubrificante e como aditivo para cosméticos, e também é encontrado em compostos cerâmicos e metálicos para melhorar sua capacidade de lidar com altas temperaturas.

O engenheiro químico de arroz Michael Wong relatou recentemente que o nitreto de boro é um catalisador eficaz para ajudar a destruir o PFAS, um perigoso "químico eterno" encontrado no meio ambiente e em humanos.

O aquecimento Flash Joule envolve colocar materiais de origem entre dois eletrodos em um tubo e enviar uma rápida descarga de eletricidade através deles. Para o grafeno, os materiais podem ser praticamente qualquer coisa que contenha carbono, com resíduos de alimentos e peças plásticas usadas de carros sendo apenas dois exemplos. O processo também isolou com sucesso elementos de terras raras de cinzas volantes de carvão e outras matérias-primas.

Em experimentos liderados pelo estudante de pós-graduação da Rice, Weiyin Chen, o laboratório alimentou amônia borano (BH₃ NH₃ ) na câmara de flash com quantidades variáveis ​​de negro de fumo, dependendo do produto desejado. A amostra foi então submetida a dois flashes, primeiro com 200 volts para desgaseificar a amostra de elementos estranhos e novamente com 150 volts para completar o processo, com um tempo total de flashing inferior a um segundo.

Imagens de microscópio mostraram que os flocos são turboestráticos - isto é, desalinhados como placas mal empilhadas - com interações enfraquecidas entre eles. Isso torna os flocos fáceis de separar.

Eles também são facilmente solúveis, o que levou aos experimentos anticorrosivos. O laboratório misturou nitreto de boro flash com álcool polivinílico (PVA), pintou o composto em filme de cobre e expôs a superfície à oxidação eletroquímica em um banho de ácido sulfúrico.

O composto queimado provou ser mais de 92% melhor na proteção do cobre do que o PVA sozinho ou um composto similar com nitreto de boro hexagonal comercial. Imagens microscópicas mostraram que o composto criou "caminhos de difusão tortuosos para eletrólitos corrosivos", para atingir o cobre, e também impediu a migração de íons metálicos.

Chen disse que a condutividade do precursor pode ser ajustada não apenas pela adição de carbono, mas também com ferro ou tungstênio.

Ele disse que o laboratório vê potencial para exibir materiais adicionais. “Precursores que foram usados ​​em outros métodos, como deposição hidrotermal e química de vapor, podem ser testados em nosso método flash para ver se podemos preparar mais produtos com características metaestáveis”, disse Chen. "Nós demonstramos carbonetos metálicos de fase metaestável e dicalcogenetos de metais de transição, e esta parte merece mais pesquisas". + Explorar mais

O grafeno é aprimorado ao piscar