Bagaimana pelapisan hBN menciptakan kembali daya tahan logam

Para ilmuwan telah menerapkan metode sederhana untuk menumbuhkan film hBN pada permukaan baja dan paduan logam lainnya yang ada di mana-mana untuk “mempersenjatai” film tersebut sehingga meningkatkan kemampuannya. Sumber gambar: Adam Malin/ORNL, Departemen Energi AS

Lapisan boron nitrida heksagonal pada paduan logam meningkatkan daya tahan, mengurangi gesekan dan melindungi dari kondisi keras, membuka jalan bagi panel surya yang lebih baik. Semikonduktordan komponen luar angkasa.

Para peneliti telah menunjukkan bahwa baja tahan karat dan paduan logam lainnya yang dilapisi dengan boron nitrida heksagonal, atau hBN, menunjukkan kualitas antilengket dan gesekan rendah serta peningkatan perlindungan jangka panjang terhadap korosi parah dan oksidasi suhu tinggi di udara.

Paduan logam — campuran dua logam atau lebih — dibuat agar kuat, tahan lama, dan tahan terhadap korosi atau oksidasi. Dengan menambahkan lapisan atau “pelindung” untuk membuat bahan-bahan ini lebih kaku, para ilmuwan dapat menyempurnakan produk yang sudah ada dan memungkinkan terciptanya produk baru dan inovatif.

Aplikasi paduan logam lapis baja

Misalnya, pelindung dapat meningkatkan kemampuan panel surya dalam menghantarkan panas dan menahan faktor lingkungan. Selain itu, hal ini memungkinkan semikonduktor mempertahankan suhu pengoperasian yang tepat, dan memungkinkan bilah turbin dirgantara melindungi dari korosi, mengurangi gesekan, dan tahan terhadap kondisi panas.

Proses pelapisan yang inovatif

Pelapisan hBN dihasilkan dari campuran sumber boron padat dan nitrogen molekuler menggunakan proses yang disebut deposisi uap kimia tekanan atmosfer.

“Teknik sintesis ini mengatasi masalah skalabilitas seperti biaya dan keamanan proses dalam aplikasi yang aspek-aspek tersebut bermasalah,” kata Ivan Vlasyuk dari ORNL, yang memimpin penelitian. “Selain memberikan lapisan pelindung serbaguna untuk baja dan logam, menggunakan proses ini untuk merakit hBN satu lapis dan beberapa lapis untuk perangkat elektronik dan fotonik 2D yang sedang berkembang dapat meningkatkan kinerjanya.”

Referensi: “Perisai ke Baja: Sintesis Mudah Film Boron Nitrida Heksagonal pada Berbagai Substrat” oleh Ivan Vlasyuk, Sergey Smirnov, Alexander Buretsky, Olugbenga Olunloyo, David B. Geohegan, Ondrej Dick, Andrew R. Mayer, Kai Xiao, Dirrell Briggs, Nikolai Lavric, Jong Keum, Erkan Cakmak, Sumner B. Harris, Marty Cheika, Liam Collins, John Lasseter, Rhys Emery, John Ryle, Philippe de Rack, Yijing Steh, Pavan Chaturvedi, Piran R. Kidambi, Gong Guo, dan Ilya Ivanov, 20 Oktober 2023, Antarmuka material tingkat lanjut.
doi: 10.1002/admi.202300704