ಬೋರಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ (B4C) ಬೋರಾನ್ ಮತ್ತು ಇಂಗಾಲದಿಂದ ಕೂಡಿದ ಬಾಳಿಕೆ ಬರುವ ಸೆರಾಮಿಕ್ ಆಗಿದೆ. ಬೋರಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ತಿಳಿದಿರುವ ಗಟ್ಟಿಯಾದ ಪದಾರ್ಥಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿದೆ, ಘನ ಬೋರಾನ್ ನೈಟ್ರೈಡ್ ಮತ್ತು ವಜ್ರದ ನಂತರ ಮೂರನೇ ಸ್ಥಾನದಲ್ಲಿದೆ. ಇದು ಟ್ಯಾಂಕ್ ರಕ್ಷಾಕವಚ, ಬುಲೆಟ್ ಪ್ರೂಫ್ ನಡುವಂಗಿಗಳು ಮತ್ತು ಎಂಜಿನ್ ವಿಧ್ವಂಸಕ ಪುಡಿಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಂತೆ ವಿವಿಧ ನಿರ್ಣಾಯಕ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುವ ಕೋವೆಲೆಂಟ್ ವಸ್ತುವಾಗಿದೆ. ವಾಸ್ತವವಾಗಿ, ಇದು ವಿವಿಧ ಕೈಗಾರಿಕಾ ಅನ್ವಯಗಳಿಗೆ ಆದ್ಯತೆಯ ವಸ್ತುವಾಗಿದೆ. ಈ ಲೇಖನವು ಬೋರಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಮತ್ತು ಅದರ ಪ್ರಯೋಜನಗಳ ಸಾರಾಂಶವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ.

ನಿಖರವಾಗಿ ಬೋರಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಎಂದರೇನು?

ಬೋರಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಐಕೋಸಾಹೆಡ್ರಲ್-ಆಧಾರಿತ ಬೋರೈಡ್‌ಗಳ ವಿಶಿಷ್ಟವಾದ ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆಯೊಂದಿಗೆ ನಿರ್ಣಾಯಕ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಂಯುಕ್ತವಾಗಿದೆ. ಹತ್ತೊಂಬತ್ತನೇ ಶತಮಾನದಲ್ಲಿ ಲೋಹದ ಬೋರೈಡ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳ ಉಪಉತ್ಪನ್ನವಾಗಿ ಸಂಯುಕ್ತವನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯಲಾಯಿತು. ಅದರ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಂಯೋಜನೆಯು B4C ಎಂದು ಅಂದಾಜಿಸಲ್ಪಟ್ಟ 1930 ರವರೆಗೆ ಇದು ರಾಸಾಯನಿಕ ಸೂತ್ರವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಎಂದು ತಿಳಿದಿರಲಿಲ್ಲ. ವಸ್ತುವಿನ ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಸ್ಫಟಿಕಶಾಸ್ತ್ರವು ಇದು C-B-C ಸರಪಳಿಗಳು ಮತ್ತು B12 ಐಕೋಸಾಹೆಡ್ರಾ ಎರಡನ್ನೂ ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಅತ್ಯಂತ ಸಂಕೀರ್ಣವಾದ ರಚನೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.

ಬೋರಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ತೀವ್ರವಾದ ಗಡಸುತನವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ (ಮೊಹ್ಸ್ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ 9.5–9.75), ಅಯಾನೀಕರಿಸುವ ವಿಕಿರಣದ ವಿರುದ್ಧ ಸ್ಥಿರತೆ, ರಾಸಾಯನಿಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳಿಗೆ ಪ್ರತಿರೋಧ ಮತ್ತು ಅತ್ಯುತ್ತಮ ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ ರಕ್ಷಾಕವಚ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ವಿಕರ್ಸ್ ಗಡಸುತನ, ಸ್ಥಿತಿಸ್ಥಾಪಕ ಮಾಡ್ಯುಲಸ್ ಮತ್ತು ಬೋರಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಮುರಿತದ ಗಟ್ಟಿತನವು ವಜ್ರದಂತೆಯೇ ಇರುತ್ತದೆ.

ಅದರ ತೀವ್ರ ಗಡಸುತನದಿಂದಾಗಿ, ಬೋರಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಅನ್ನು "ಕಪ್ಪು ವಜ್ರ" ಎಂದೂ ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇದು ಅರೆವಾಹಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ, ಜಿಗಿತದ-ರೀತಿಯ ಸಾರಿಗೆಯು ಅದರ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಇದು ಪಿ-ಟೈಪ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಆಗಿದೆ. ಅದರ ತೀವ್ರ ಗಡಸುತನದಿಂದಾಗಿ, ಇದನ್ನು ಉಡುಗೆ-ನಿರೋಧಕ ತಾಂತ್ರಿಕ ಸೆರಾಮಿಕ್ ವಸ್ತುವೆಂದು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಇತರ ಅತ್ಯಂತ ಗಟ್ಟಿಯಾದ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಸಂಸ್ಕರಿಸಲು ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ. ಅದರ ಉತ್ತಮ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯ ಜೊತೆಗೆ, ಹಗುರವಾದ ರಕ್ಷಾಕವಚವನ್ನು ತಯಾರಿಸಲು ಇದು ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ.

ಬೋರಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಸೆರಾಮಿಕ್ಸ್ ಉತ್ಪಾದನೆ

ಬೋರಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಪುಡಿಯನ್ನು ವಾಣಿಜ್ಯಿಕವಾಗಿ ಸಮ್ಮಿಳನ (ಇಂಗಾಲದೊಂದಿಗೆ ಬೋರಾನ್ ಆನ್‌ಹೈಡ್ರೈಡ್ (B2O3) ಅನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವುದನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ) ಅಥವಾ ಮ್ಯಾಗ್ನೆಸಿಯೋಥರ್ಮಿಕ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ (ಇಂಗಾಲದ ಕಪ್ಪು ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಮೆಗ್ನೀಸಿಯಮ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಬೋರಾನ್ ಆನ್‌ಹೈಡ್ರೈಡ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುವಂತೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ) ಮೂಲಕ ಉತ್ಪಾದಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಮೊದಲ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ, ಉತ್ಪನ್ನವು ಸ್ಮೆಲ್ಟರ್ನ ಮಧ್ಯದಲ್ಲಿ ಒಂದು ದೊಡ್ಡ ಮೊಟ್ಟೆಯ ಆಕಾರದ ಉಂಡೆಯನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಮೊಟ್ಟೆಯ ಆಕಾರದ ವಸ್ತುವನ್ನು ಹೊರತೆಗೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ, ಪುಡಿಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅಂತಿಮ ಬಳಕೆಗಾಗಿ ಸರಿಯಾದ ಧಾನ್ಯದ ಗಾತ್ರಕ್ಕೆ ಅರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಮ್ಯಾಗ್ನೆಸಿಯೋಥರ್ಮಿಕ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ಕಡಿಮೆ ಗ್ರ್ಯಾನ್ಯುಲಾರಿಟಿಯೊಂದಿಗೆ ಸ್ಟೊಚಿಯೊಮೆಟ್ರಿಕ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಅನ್ನು ನೇರವಾಗಿ ಪಡೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಇದು 2% ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಸೇರಿದಂತೆ ಕಲ್ಮಶಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಇದು ಕೋವೆಲೆಂಟ್ಲಿ ಬಂಧಿತ ಅಜೈವಿಕ ಸಂಯುಕ್ತವಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ಬೋರಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಶಾಖ ಮತ್ತು ಒತ್ತಡವನ್ನು ಏಕಕಾಲದಲ್ಲಿ ಅನ್ವಯಿಸದೆ ಸಿಂಟರ್ ಮಾಡುವುದು ಕಷ್ಟ. ಈ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ, ಬೋರಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಅನ್ನು ನಿರ್ವಾತ ಅಥವಾ ಜಡ ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ (2100-2200 °C) ಬಿಸಿಯಾದ, ಶುದ್ಧವಾದ ಪುಡಿಗಳನ್ನು (2 ಮೀ) ಬಿಸಿ ಒತ್ತುವ ಮೂಲಕ ದಟ್ಟವಾದ ಆಕಾರಗಳಾಗಿ ತಯಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಬೋರಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಇನ್ನೊಂದು ವಿಧಾನವೆಂದರೆ ಅತಿ ಹೆಚ್ಚು ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ (2300-2400 °C) ಒತ್ತಡರಹಿತ ಸಿಂಟರ್ ಮಾಡುವುದು, ಇದು ಬೋರಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಕರಗುವ ಬಿಂದುವಿಗೆ ಹತ್ತಿರದಲ್ಲಿದೆ. ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಸಾಂದ್ರತೆಗೆ ಅಗತ್ಯವಾದ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡಲು, ಅಲ್ಯೂಮಿನಾ, ಸಿಆರ್, ಕೋ, ನಿ ಮತ್ತು ಗ್ಲಾಸ್‌ನಂತಹ ಸಿಂಟರಿಂಗ್ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ಪುಡಿ ಮಿಶ್ರಣಕ್ಕೆ ಸೇರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಬೋರಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಸೆರಾಮಿಕ್ಸ್‌ನ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗಳು

ಬೋರಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಹಲವಾರು ವಿಭಿನ್ನ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.

ಬೋರಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಅನ್ನು ಲ್ಯಾಪಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಅಪಘರ್ಷಕ ಏಜೆಂಟ್ ಆಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಪುಡಿ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಬೋರಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಹಾರ್ಡ್ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಸಂಸ್ಕರಿಸುವಾಗ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಮಾಣದ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕುವುದರೊಂದಿಗೆ ಅಪಘರ್ಷಕ ಮತ್ತು ಲ್ಯಾಪಿಂಗ್ ಏಜೆಂಟ್ ಆಗಿ ಬಳಸಲು ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ.

ಸೆರಾಮಿಕ್ ಬ್ಲಾಸ್ಟಿಂಗ್ ನಳಿಕೆಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಲು ಬೋರಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಬೋರಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಧರಿಸಲು ಅತ್ಯಂತ ನಿರೋಧಕವಾಗಿದೆ, ಸಿಂಟರ್ ಮಾಡಿದಾಗ ನಳಿಕೆಗಳನ್ನು ಸ್ಫೋಟಿಸಲು ಇದು ಅತ್ಯುತ್ತಮ ವಸ್ತುವಾಗಿದೆ. ಅತ್ಯಂತ ಗಟ್ಟಿಯಾದ ಅಪಘರ್ಷಕ ಬ್ಲಾಸ್ಟಿಂಗ್ ಏಜೆಂಟ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಬಳಸಿದಾಗಲೂ ಸಹಉದಾಹರಣೆಗೆ ಕೊರಂಡಮ್ ಮತ್ತು ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್, ಬ್ಲಾಸ್ಟಿಂಗ್ ಶಕ್ತಿಯು ಒಂದೇ ಆಗಿರುತ್ತದೆ, ಕನಿಷ್ಠ ಉಡುಗೆ ಇರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನಳಿಕೆಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಬಾಳಿಕೆ ಬರುತ್ತವೆ.

ಬೋರಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಅನ್ನು ಬ್ಯಾಲಿಸ್ಟಿಕ್ ರಕ್ಷಣೆಯ ವಸ್ತುವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಬೋರಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಶಸ್ತ್ರಸಜ್ಜಿತ ಉಕ್ಕು ಮತ್ತು ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗೆ ಹೋಲಿಸಬಹುದಾದ ಬ್ಯಾಲಿಸ್ಟಿಕ್ ರಕ್ಷಣೆಯನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ ಆದರೆ ಕಡಿಮೆ ತೂಕದಲ್ಲಿ. ಆಧುನಿಕ ಮಿಲಿಟರಿ ಉಪಕರಣಗಳು ಕಡಿಮೆ ತೂಕದ ಜೊತೆಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಮಟ್ಟದ ಗಡಸುತನ, ಸಂಕುಚಿತ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಸ್ಥಿತಿಸ್ಥಾಪಕತ್ವದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಮಾಡ್ಯುಲಸ್‌ನಿಂದ ನಿರೂಪಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ. ಬೋರಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಈ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗೆ ಎಲ್ಲಾ ಇತರ ಪರ್ಯಾಯ ವಸ್ತುಗಳಿಗಿಂತ ಉತ್ತಮವಾಗಿದೆ.

ಬೋರಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಅನ್ನು ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ ಅಬ್ಸಾರ್ಬರ್ ಆಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಇಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್‌ನಲ್ಲಿ, ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ ಅಬ್ಸಾರ್ಬರ್ B10 ಆಗಿದ್ದು, ಅಣು ರಿಯಾಕ್ಟರ್ ನಿಯಂತ್ರಣದಲ್ಲಿ ಬೋರಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಆಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಬೋರಾನ್‌ನ ಪರಮಾಣು ರಚನೆಯು ಅದನ್ನು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಂತೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಅದರ ನೈಸರ್ಗಿಕ ಸಮೃದ್ಧಿಯ ಸುಮಾರು 20% ರಷ್ಟು ಇರುವ 10B ಐಸೊಟೋಪ್ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪರಮಾಣು ಅಡ್ಡ-ವಿಭಾಗವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಮತ್ತು ಯುರೇನಿಯಂನ ವಿದಳನ ಕ್ರಿಯೆಯಿಂದ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಉಷ್ಣ ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಸೆರೆಹಿಡಿಯಬಹುದು.

ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಗಾಗಿ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯರ್ ಗ್ರೇಡ್ ಬೋರಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಡಿಸ್ಕ್