Guía del nitruro de boro: Propiedades, estructura y aplicaciones

1 Introducción

En la búsqueda de chips más rápidos y dispositivos más duraderos, los cuellos de botella térmicos y los fallos de los materiales en entornos extremos se han convertido en obstáculos insalvables. Industrias como la aeroespacial, la de energía nuclear y la de fabricación de alta gama han estado buscando materiales estables en condiciones extremas como altas temperaturas, alta presión, fuerte corrosión e intensa radiación. Aunque el grafeno y el carburo de silicio llevan algún tiempo en el candelero, otro compuesto, el nitruro de boro (BN), está afrontando estos retos en silencio gracias a sus propiedades estructurales únicas.

Sirve como recubrimiento disipador del calor que permite a los chips de supercomputación funcionar a toda velocidad; como capa protectora que protege los motores de cohetes de temperaturas superiores a miles de grados centígrados; como material para herramientas más duro que el diamante para mecanizar acero templado; e incluso como material crítico para detectar la radiación nuclear. Se trata del BN, un material versátil que combina estabilidad a altas temperaturas, aislamiento extremo, conductividad térmica ultra alta, resistencia al desgaste superdura e inercia química.

La base de estas excepcionales aplicaciones es la profunda relación estructura-propiedades entre la intrincada estructura cristalina del BN (forma alotrópica) y sus prestaciones. Este artículo profundiza en cómo el nitruro de boro crea milagros a partir de disposiciones atómicas, desvela los secretos de rendimiento de sus distintas formas (como el h-BN hexagonal y el c-BN cúbico), esboza los principales retos de sus técnicas de preparación y explora su inmenso potencial para afrontar retos críticos en los sectores de la energía, la información y la fabricación del futuro.

Fig. 1 Aplicación del BN en motores de cohetes

2 Conceptos y estructura del material

El nitruro de boro (BN) es un compuesto covalente binario formado por átomos de boro (B) y nitrógeno (N) en una proporción de 1:1. El enlace B-N es fuerte y resistente a la corrosión. El enlace B-N presenta un carácter covalente fuerte y una polaridad significativa (diferencia de electronegatividad ≈ 1,0), con una energía de enlace superior a la de los enlaces C-C, lo que sienta las bases de la gran estabilidad del material. El valor único del BN se deriva de sus ricas propiedades alotrópicas: las diferencias en la disposición atómica conducen a cambios fundamentales en las propiedades macroscópicas.

El nitruro de boro hexagonal (h-BN) es la forma más común y presenta una estructura en capas similar a la del grafito. Los átomos de boro y nitrógeno forman anillos hexagonales mediante hibridación sp2, con enlaces entre capas mantenidos por fuerzas de van der Waals. Esta estructura confiere al h-BN una gran anisotropía: las direcciones en el plano presentan una excelente conductividad térmica (≈400 W/m-K), resistencia mecánica y propiedades aislantes de banda ancha (~6 eV); mientras que las interacciones débiles entre capas le confieren un coeficiente de fricción ultrabajo (0,03-0,1) y lubricidad a altas temperaturas, permaneciendo estable en aire por encima de los 1000°C.

Por el contrario, el nitruro de boro cúbico (c-BN) y el nitruro de boro wurtzita (w-BN) se construyen mediante hibridación sp3 para formar redes covalentes tridimensionales. El c-BN presenta una estructura tetraédrica similar al diamante (sistema cristalino cúbico), mientras que el w-BN tiene una estructura hexagonal muy compacta (sistema cristalino hexagonal). Ambos son famosos por su altísima dureza (el c-BN tiene una dureza de 45-50 GPa, sólo superada por la del diamante). Esta densa estructura también les confiere una alta conductividad térmica casi isótropa (c-BN ≈ 750 W/m-K), estabilidad térmica por encima de 1400°C (en atmósfera inerte) y propiedades semiconductoras de banda prohibida ancha (banda prohibida del c-BN ~6,4 eV).

Fig. 2 Estructura del cBN, wBN, rBN y hBN

Todas las variantes de BN presentan una inercia química excepcional, resistiendo la corrosión por ácidos, álcalis y metales fundidos. Las propiedades de deslizamiento en capas del h-BN y la resistencia al desgaste ultrarresistente del c-BN/w-BN se derivan fundamentalmente de las implicaciones directas de su estructura en capas sp2 y su red espacial sp3 en términos de patrones de enlace atómico y simetría cristalina. Esta correlación estructural-rendimiento constituye el núcleo lógico para comprender el sistema de materiales de nitruro de boro.

Tabla 1 Comparación de los distintos tipos estructurales de BN

3 Propiedades físicas y químicas

3.1 Propiedades térmicas

El nitruro de boro demuestra un rendimiento sin parangón en aplicaciones extremas de gestión térmica. El nitruro de boro hexagonal (h-BN) exhibe una conductividad térmica ultra alta a lo largo del plano de la capa atómica (aproximadamente 400 W/m-K), rivalizando con la del grafeno, mientras que su conductividad térmica en la dirección perpendicular se reduce significativamente. Esta fuerte anisotropía lo convierte en una opción ideal para los materiales de disipación de calor direccional. El nitruro de boro cúbico (c-BN), por su parte, presenta una alta conductividad térmica isotrópica (aproximadamente 750 W/m-K), superando a la mayoría de los metales. Y lo que es más importante, el h-BN permanece estable en una atmósfera oxidante a temperaturas superiores a 1000°C, mientras que el c-BN puede soportar temperaturas superiores a 1400°C en un entorno inerte. Ambos materiales tienen coeficientes de expansión térmica extremadamente bajos y una excelente resistencia al choque térmico, lo que constituye una base material para revestimientos de barrera térmica de dispositivos de alta temperatura y sustratos de disipación de calor.

3.2 Propiedades eléctricas

El h-BN, como aislante de banda ancha (ancho de banda ~6 eV), tiene una intensidad de campo de ruptura de hasta 800 kV/cm y no tiene enlaces colgantes en su superficie, lo que lo convierte en una capa dieléctrica ideal para transistores bidimensionales (como los dispositivos de grafeno y disulfuro de molibdeno), suprimiendo eficazmente la dispersión de la interfaz. El c-BN, por su parte, combina una banda prohibida ultraancha de 6,4 eV con una capacidad de dopaje de tipo p controlable. Sus propiedades semiconductoras estables a altas temperaturas abren la posibilidad de desarrollar dispositivos optoelectrónicos para el ultravioleta profundo, detectores para entornos de radiación agresivos y componentes electrónicos de alta frecuencia y potencia.

3.3 Propiedades mecánicas

El nitruro de boro presenta una diferenciación extrema en sus propiedades mecánicas, combinando rigidez y flexibilidad. Las fuerzas de van der Waals entre capas del h-BN le confieren un coeficiente de fricción ultrabajo (0,03-0,1), lo que lo convierte en un "lubricante sólido" ideal en condiciones de alta temperatura. En el vacío o en ambientes inertes, su rendimiento de fricción supera incluso al del grafito. Además, la red tridimensional del c-BN formada por enlaces sp3 le confiere una dureza Vickers de 45-50 GPa, sólo superada por la del diamante, junto con una mayor estabilidad térmica y una inercia química única: no cataliza la grafitización al procesar metales del grupo del hierro. Esta característica confiere a las herramientas de c-BN una ventaja insustituible en el campo del mecanizado de aleaciones duras.

3.4 Propiedades químicas

La inercia química del nitruro de boro constituye la base de su supervivencia en entornos corrosivos. Tanto el h-BN como el c-BN presentan una resistencia excepcional a la mayoría de los ácidos, álcalis y metales fundidos (como el aluminio, el cobre y el acero). El h-BN puede soportar la erosión del aluminio fundido a 900°C, superando con creces a las cerámicas tradicionales; el c-BN permanece estable en contactos de aleaciones con base de hierro a alta temperatura, evitando el fallo por difusión de carbono que se observa habitualmente en las herramientas de diamante. Esta propiedad "pasiva" lo convierte en un material candidato clave para revestimientos de contenedores de metal fundido, consumibles para la fabricación de semiconductores y componentes de absorción de neutrones en reactores nucleares.

Fig. 3 El nanorrevestimiento de nitruro de boro hexagonal reduce las incrustaciones en tuberías en entornos con agua real

3.5 Propiedades funcionales especiales

Las propiedades únicas del nitruro de boro están abriendo nuevas vías en campos tecnológicos de vanguardia. Las fuentes monofotónicas h-BN (centros de color de vacantes de boro) son prometedoras en la comunicación cuántica, y sus superficies atómicamente planas apoyan la investigación de nuevos estados cuánticos como los aislantes topológicos. Los polaritones fonónicos c-BN permiten el control de la luz infrarroja por debajo de la longitud de onda, ofreciendo nuevas vías para la tecnología de metasuperficies. Además, las propiedades de fluorescencia ultravioleta profunda de las nanoplanchas de h-BN ofrecen avances en el marcaje biológico y la codificación antifalsificación, mientras que la conductividad eléctrica a ultraalta presión del w-BN apunta hacia materiales transductores mecatrónicos de próxima generación.

4 Métodos de preparación

El sistema tecnológico de síntesis del nitruro de boro gira en torno al control de la estructura cristalina y los requisitos de rendimiento de la aplicación. La deposición química en fase vapor (CVD) es el método principal para preparar películas finas de alto rendimiento, consiguiendo una deposición controlada atómicamente mediante la reacción de precursores gaseosos (como el sistema BCl3-NH3) sobre una superficie de sustrato calentada. La CVD mejorada por plasma permite el crecimiento de capas aislantes amorfas de BN (con una constante dieléctrica tan baja como 1,16) a bajas temperaturas de 400°C, mientras que la CVD térmica se utiliza para el crecimiento epitaxial de monocristales de nitruro de boro hexagonal de gran superficie (por ejemplo, h-BN de una sola capa de 4×4 cm^2 sobre sustratos de níquel), logrando una precisión del espesor de la película a nivel nanométrico y una pureza superior al 95%. Pero la industrialización se ve limitada por los costes de los equipos y las velocidades de deposición.

Para la producción a gran escala de materiales porosos de BN, el método de la plantilla domina debido a su efecto de confinamiento espacial. Entre ellos, el método de la plantilla dura utiliza silicio/carbono mesoporoso como andamiaje, seguido de impregnación con una fuente de boro (como azida de boro), pirólisis a alta temperatura (>800°C) y grabado de la plantilla (solución de HF) para obtener BN mesoporoso con tamaños de poro uniformes (2-50 nm) y una superficie específica >1000 m^2/g, adecuado para soportes de catalizadores y adsorción de gases. El método de la plantilla blanda, aunque sencillo desde el punto de vista operativo (se basa en el autoensamblaje de tensioactivos), tiene una aplicación limitada debido a la escasa ordenación del producto.

La síntesis de polvo de BN industrial de tamaño micrométrico se basa principalmente en métodos de pirólisis a alta temperatura. El método bórax-cloruro de amonio consiste en sinterizar las materias primas a 1.200 °C en una atmósfera de amoníaco, lo que ofrece ventajas de producción continua pero da lugar a residuos con un alto grado de impurezas (incluido el carbono); el método bórax-urea consiste en nitrurar a 900-1.100 °C seguido de un lavado ácido para purificar, con lo que se obtiene micropolvo de h-BN con una pureza >95%, convirtiéndose en el proceso principal para rellenos conductores térmicos y lubricantes; mientras que el método de precursores orgánicos (como la descomposición de azida de boro) produce BN poroso de gran pureza (>97% de pureza), se limita a aplicaciones cerámicas de gama alta debido al elevado coste de las materias primas.

La preparación de nitruro de boro cúbico (c-BN) requiere tecnología de alta presión y alta temperatura (HPHT) para impulsar la transformación de fases. El método sin catalizador requiere condiciones extremas (11-12 GPa, 1700°C). Industrialmente, los nitruros de metales alcalinos (Li3N, etc.) se utilizan habitualmente como catalizadores para reducir la presión a 5 GPa y la temperatura a 1400°C, sintetizando granos de c-BN (dureza 45-50 GPa) que cumplen los requisitos de los abrasivos y herramientas superduros. Los nuevos métodos de síntesis por plasma activan el gas N2-BH3 a 400-600 °C para depositar películas finas de c-BN, evitando daños térmicos en el sustrato, y son adecuados para revestimientos ópticos.

Los avances más novedosos se centran en el control estructural preciso, como el crecimiento epitaxial oblicuo utilizando sustratos con rotura de simetría (superficies escalonadas oblicuas de Ni(520)) para bloquear secuencialmente el apilamiento ABC, preparando con éxito películas monocristalinas de 4×4 cm^2 de BN romboédrico (rBN). Su ferroelectricidad (temperatura de Curie >600°C) abre nuevas vías para los dispositivos electrónicos.

Selección de métodos y lógica de industrialización

Adaptabilidad de la aplicación: El método de borato-urea (micropolvo de h-BN de bajo coste) es el preferido para aplicaciones de conductividad térmica/lubricación; se confía en las películas de CVD para capas aislantes de semiconductores; el c-BN sintetizado por HPHT es esencial para herramientas superduras; y los monocristales de rBN cultivados mediante epitaxia de borde inclinado se exploran para dispositivos cuánticos.

Evolución tecnológica: La investigación actual se centra en los procesos de baja temperatura (asistidos por plasma), los procesos ecológicos (plantillas de baja energía) y la mejora de la precisión epitaxial, impulsando la adopción del BN en sistemas electrónicos y energéticos avanzados.

Fig. 4 Diagrama esquemático del dispositivo para sintetizar nanohojas de nitruro de boro hexagonal

5 Aplicaciones reales y avances recientes

5.1 Aplicaciones industriales

La estructura en capas del nitruro de boro hexagonal (h-BN) le confiere unas propiedades duales únicas de enlace fuerte en el plano e interacción débil entre capas. En engranajes de alta temperatura y motores aeroespaciales, el polvo de h-BN alcanza un coeficiente de fricción ultrabajo (0,03-0,1) gracias al deslizamiento entre capas. Su red de enlaces sp2 permanece estable en un entorno oxidante de 800 °C, lo que soluciona el problema de los lubricantes tradicionales que fallan a altas temperaturas. El nitruro de boro cúbico (c-BN), con su red covalente tridimensional sp3 similar al diamante, alcanza una dureza sólo superada por el diamante (45-50 GPa) y no sufre grafitización catalizada por hierro como el diamante al mecanizar acero templado, lo que lo convierte en un material de herramienta indispensable para el procesamiento de aleaciones de alta dureza. En el campo de la gestión térmica de chips 5G, los copos de h-BN, con su conductividad térmica ultraelevada en el plano (≈400 W/m-K), se incrustan en una matriz polimérica para formar vías térmicas anisotrópicas, reduciendo las temperaturas de los puntos calientes locales en más de un 30%. Sus propiedades aislantes de banda ancha (~6 eV) también evitan las fugas de corriente.

5.2 Materias primas para dispositivos electrónicos

La superficie atómicamente plana y la ausencia de enlaces colgantes del h-BN, una materia prima para dispositivos electrónicos, lo convierten en un sustrato dieléctrico ideal para dispositivos electrónicos bidimensionales. Cuando se coloca una sola capa de grafeno sobre h-BN, el efecto de apantallamiento de su estructura en capas mejora la movilidad de los portadores hasta 140.000 cm^2/(V-s), diez veces más que en los sustratos tradicionales de SiO2, debido a que su densidad superficial de trampas de carga es inferior a 10^10 cm^-2. El c-BN, por su parte, aprovecha su banda prohibida ultraancha de 6,4 eV y sus características de banda prohibida indirecta, lo que permite el láser a temperatura ambiente en láseres ultravioleta profundo (longitud de onda <200 nm). Los defectos de la vacante de boro en su red tridimensional también pueden capturar partículas de alta energía y convertirlas en impulsos de señales eléctricas, lo que permite la construcción de detectores resistentes a la radiación con una vida útil 100 veces superior a la de los dispositivos basados en silicio para la monitorización de centrales nucleares.

5.3 Aplicaciones emergentes

En los reactores nucleares, el isótopo boro-10 del h-BN tiene una sección transversal de absorción de neutrones de hasta 3.840 ev objetivo, y su estructura en capas puede procesarse en cuerpos cerámicos porosos que pueden capturar neutrones térmicos de forma eficaz a altas temperaturas de 800°C, manteniendo al mismo tiempo la inercia química para resistir la corrosión del refrigerante. En el campo de la tecnología cuántica, los centros de color de la vacante de boro (VB-) en la red de h-BN emiten fotones individuales estables con una eficiencia cuántica del 85%. El entorno de aislamiento entre capas amplía el tiempo de decoherencia al nivel de milisegundos, lo que lo convierte en un material candidato para dispositivos de almacenamiento cuántico a temperatura ambiente. En las toberas de los motores de cohetes, los revestimientos de h-BN consiguen una doble protección gracias a una estructura de densificación gradiente: el anillo de sp² de la superficie resiste corrientes de llamas oxidantes a 3.000 °C, mientras que la red de enlace interna de sp³ bloquea la difusión de calor desde la aleación base, lo que alarga la vida útil de la tobera hasta tres veces la de los revestimientos tradicionales de carburo de silicio.

Fig. 5 Varilla de control de un reactor nuclear de nitruro de boro

6 Nuevos descubrimientos y futuras áreas de interés

6.1 Principales retos técnicos y soluciones

1. Dificultades en el cultivo de cristales individuales de c-BN de gran área

El nitruro de boro cúbico (c-BN), como material ultraduro (con una dureza de 45-50 GPa), puede sustituir al diamante en el campo de las herramientas de corte (especialmente al procesar metales del grupo del hierro, ya que no provoca grafitización sin catalizador). Sin embargo, la preparación de sus monocristales se enfrenta a retos fundamentales:

Tensión interfacial y problemas de pureza de fase: Los métodos tradicionales de PVD/CVD requieren un bombardeo de iones de alta energía para inducir la transformación de fases, lo que da lugar a fases mixtas (coexistencia de h-BN hexagonal y c-BN cúbico) y a tensiones residuales en la película. Además, la interfaz suele contener capas de transición de nitruro de boro amorfo (a-BN) y estructuras de capas desordenadas (t-BN), que degradan la calidad del cristal.

Limitaciones de tamaño: Los métodos de alta presión y alta temperatura (HPHT) requieren condiciones extremas (5-12 GPa, 1400-1700°C), que pueden producir granos de c-BN de gran pureza, pero tienen dificultades para lograr el crecimiento de monocristales a escala de oblea.

Direcciones innovadoras:

Tecnología de crecimiento epitaxial: Estudios recientes han demostrado que se pueden cultivar películas monocristales epitaxiales columnares de c-BN en sustratos de diamante, evitando los defectos de la capa intermedia.

CVD asistido por plasma: El CVD asistido por plasma a baja temperatura (por ejemplo, 350°C PECVD) controla la cristalinidad regulando el tiempo de irradiación del plasma, ofreciendo potencial para el crecimiento de grandes áreas.

2. Optimización del mecanismo de conductividad térmica entre capas en h-BN

El nitruro de boro hexagonal (h-BN) presenta una conductividad térmica en el plano de hasta 400 W/m-K, pero su conductividad térmica entre capas es insuficiente, lo que limita su aplicación en la disipación vertical de calor. Los principales problemas son:

Restricciones anisótropas: La estructura en capas del h-BN da lugar a fuertes enlaces covalentes dentro del plano y débiles fuerzas de Van der Waals entre las capas, lo que dificulta la transferencia de calor entre capas.

Comportamiento de la conductividad térmica en función de la topografía: El h-BN en forma de escamas optimiza la disipación horizontal del calor, pero las partículas esféricas son necesarias para mejorar la eficiencia de llenado en la dirección vertical; sin embargo, el proceso de preparación del h-BN esférico es complejo y costoso.

Por ello, las estrategias de optimización se centran principalmente en los siguientes aspectos:

• Diseño de la micro/nanoestructura:
  • H-BN en forma de placa: Se preparan nanoplanchas ultrafinas (grosor < 10 nm) mediante exfoliación con líquido iónico, lo que aumenta la eficiencia del transporte de fonones entre capas y mejora el rendimiento de la pasta térmica en un 30%.
  • H-BN esférico: la deposición de vapor de plasma de alta frecuencia sintetiza partículas esféricas, lo que permite obtener materiales compuestos de alto relleno adecuados para aplicaciones de gestión térmica vertical, como la refrigeración de baterías.
• Ingeniería de interfaz: Disposición orientada de nanohojas de h-BN en una matriz polimérica para construir vías de conducción térmica anisotrópicas, como películas de disipación térmica de chips 5G que pueden reducir las temperaturas de puntos calientes locales en más de un 30%.

3. Producción a gran escala de bajo coste

Actualmente, el coste de producción en masa de los materiales de BN es elevado, especialmente para las formas de alto rendimiento (como los nanotubos y las películas finas monocristalinas):

Vías de reducción de costes:

Tecnología de exfoliación por líquidos iónicos Un método basado en líquidos iónicos baratos permite la producción a gran escala de nanohojas de h-BN (rendimiento del 25%), con costes reducidos a un tercio de los métodos tradicionales.

Método de síntesis por combustión: Utilizando ácido bórico-urea como materia prima, el micropolvo de h-BN se sintetiza directamente a 900-1100°C, eliminando la dependencia de gases de alta pureza, y es adecuado para lubricantes industriales y rellenos conductores térmicos.

6.2 Avances y direcciones de la investigación de vanguardia

1. Heterounión Van der Waals (h-BN/Grafeno/Dicalcogenuro de metales de transición)

El h-BN desempeña un papel fundamental como capa aislante en heterouniones bidimensionales:

Innovación en fotodetectores: La inserción de una capa de barrera de h-BN en una heterounión de grafeno/MoS₂ suprime la corriente oscura hasta el nivel de picoamperios (0,07 pA), mejora la velocidad de respuesta 100 veces (0,3 s frente a 20 s) y potencia el transporte de portadores fotogenerados mediante el efecto FN de tunelización.

Regulación del efecto cuántico: La alineación de cinco capas de grafeno con h-BN forma una superred de Moire, logrando por primera vez el"efecto Hall anómalo cuántico fraccional" (FQAHE) en grafeno, proporcionando una plataforma para la computación cuántica topológica de campo magnético cero.

Ventajas:

La superficie atómicamente plana del h-BN reduce la dispersión de la interfaz, lo que aumenta la movilidad de los portadores del grafeno a 140.000 cm^2/(V-s)10.

La característica de banda prohibida ancha (~6 eV) bloquea las fugas de corriente, cumpliendo los requisitos de los dispositivos de alta frecuencia.

2. Nanotubos de nitruro de boro (BNNT)

Los BNNT sustituyen los enlaces C-C de los nanotubos de carbono (CNT) por enlaces B-N, combinando alta resistencia con propiedades aislantes:

Las propiedades mecánicas superan a las de los CNT: Los cálculos teóricos indican un mayor límite elástico, una mayor tolerancia a los defectos y la mayor resistencia entre las fibras aislantes conocidas.

Estabilidad medioambiental extrema: Mantienen la estabilidad estructural en un entorno oxidante de 1000°C, superando el umbral de oxidación de los CNT (~400°C).

Escenarios de aplicación:

Fase de refuerzo en materiales compuestos: Relleno de matrices poliméricas (p. ej., resina epoxi) para mejorar la estabilidad a altas temperaturas y la conductividad térmica, utilizado en componentes de gestión térmica de naves espaciales.

Material de blindaje neutrónico: La sección transversal de absorción de neutrones del isótopo boro-10 alcanza los 3.840 epsilones objetivo, adecuado para la protección de reactores nucleares.

Fig. 6 Nanotubo de nitruro de boro

3. Materiales cuánticos a base de boro-nitrógeno

La reversibilidad dinámica de los enlaces B-N proporciona una nueva dimensión para el diseño de materiales cuánticos:

Fuentes de luz cuánticas: Las vacantes de boro (VB-) en h-BN emiten fotones individuales estables con una eficiencia cuántica del 85% y un tiempo de decoherencia que alcanza el nivel del milisegundo, sentando las bases de la memoria cuántica a temperatura ambiente.

Control topológico de banda plana: Los monocristales rómbicos de BN (rBN) alcanzan la ferroelectricidad (temperatura de Curie >600 °C) mediante crecimiento epitaxial oblicuo, lo que favorece la formación de bandas planas de alto orden, con potencial para generar anyones no abelianos.

Polímeros covalentes B-N: La Universidad de la Ciudad de Hong Kong ha sintetizado polímeros monocristalinos (por ejemplo, CityU-15) que utilizan enlaces B-N y que, tras el dopaje con yodo, consiguen dispositivos de energía ultrabaja (3,3 fJ/ciclo) para la simulación de sinapsis retinianas artificiales.

7 Conclusiones

El nitruro de boro (BN) es un compuesto binario formado por átomos de boro y nitrógeno. Existe principalmente en formas alotrópicas como la hexagonal (h-BN) y la cúbica (c-BN). La estructura en capas del h-BN le confiere una elevada conductividad térmica en el plano (aproximadamente 400 W/m-K) y lubricidad a altas temperaturas; la estructura cúbica del c-BN le proporciona propiedades superduras (dureza de 45-50 GPa) y un comportamiento de semiconductor de banda ancha (banda prohibida de 6,4 eV). Los retos actuales incluyen la dificultad de cultivar cristales únicos de c-BN de gran superficie, la baja conductividad térmica entre capas en el h-BN y los elevados costes asociados a la producción a gran escala. La investigación de vanguardia se centra en las heteroestructuras de van der Waals (p. ej., h-BN/grafeno), las propiedades mecánicas y de blindaje contra neutrones de los nanotubos de nitruro de boro hexagonal (BNNT) y los materiales cuánticos basados en el boro-nitrógeno (p. ej., fuentes monofotónicas de centros de color de vacantes de boro). Los esfuerzos futuros deberán optimizar los procesos de fabricación (por ejemplo, síntesis por plasma, exfoliación por líquido iónico) y profundizar en la investigación del control cuántico para avanzar en sus aplicaciones en electrónica, energía nuclear y tecnología cuántica.

Como proveedor líder en materiales avanzados, Stanford Advanced Materials se dedica a suministrar productos de nitruro de boro de alta calidad y apoyo experto para facilitar tanto la investigación como el progreso industrial.

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